一种核壳乳液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种核壳乳液及其制备方法和应用。本发明专利技术的核壳乳液的乳胶粒子结构中包括1个核层、至少1个骨架层和至少1个A型功能层，其粒径为0.1～1μm；所述的核层是玻璃化温度为

【技术实现步骤摘要】
一种核壳乳液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及乳液的制备，特别涉及一种核壳乳液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]核壳乳液聚合技术是20世纪80年代以来提出的“粒子设计”概念的重要实施方式之一。相比于传统的乳液聚合技术，核壳乳液聚合能够在微观层面上对聚合物的分子链进行设计，以制备接枝、嵌段聚合物，从而得到“定制化”结构、性能的产物。早期的核壳乳液通常是两层结构，包括软核硬壳和硬核软壳等形式。随着技术发展，各类三层甚至更多层结构的、功能各异的核壳乳液产品不断涌现。核壳乳液聚合技术的基本原理是：控制投料顺序和方式，使不同的单体在内层的“种子”乳液粒子表面按顺序聚合，形成逐层包覆结构的乳胶粒子。常用的核壳乳液聚合方法有：
[0003](1)平衡溶胀法，将内层的“种子”乳液与外层单体混合，待单体将乳胶粒子充分溶胀后，再引发聚合。
[0004](2)间歇法，将内层的“种子”乳液与外层单体、引发剂、乳化剂和溶剂等同时投入反应装置，充分混合均匀后引发聚合。与平衡溶胀法有些类似，区别在于“种子”乳液的乳胶粒子没有被单体充分溶胀。
[0005](3)半连续饥饿法，将内层的“种子”乳液预先升至反应温度，再恒速、缓慢地加入外层单体、引发剂、乳化剂和溶剂等的混合物。单体的加入速率略小于聚合反应的引发速率，使反应体系内的单体数量始终保持不足的状态，新加入的单体立即在乳胶粒子的表面发生聚合。
[0006]核壳乳液聚合技术在多种高性能、功能性产品的生产制备过程中得到了普遍应用，例如粘合剂、涂料等，特别是二次电池专用的粘合剂和功能涂层等对产品各方面性能要求更高的领域，有着广泛的应用前景。就二次电池领域而言，目前核壳乳液产品多用于锂二次电池负极专用水性粘合剂领域，例如，中国专利技术CN112341572A、CN112151802A、CN110364735A和CN109722190A分别提供了使用核壳乳液聚合方式制备的锂电池用负极粘结剂。而在其他相关领域，如正极粘合剂、隔膜粘合剂和其他功能性粘合剂与涂层等方面，核壳乳液聚合技术的应用目前并不充分，仍有着很高的研究价值。尤其是在隔膜功能涂层方面，目前仍以水性PVDF浆料为主，存在着价格高昂、制浆不便、对负极兼容性差等缺陷，因此亟待一种价格低廉、使用方便、综合性能良好的替代品。

技术实现思路

[0007]为了拓展核壳乳液产品的应用范围，尤其是在二次电池等高端领域的应用范围，本专利技术提供一种核壳乳液及其制备方法和应用，所得乳液的乳胶粒子结构中包含核层、骨架层和多种功能层，能够实现产物结构与性能的定制化，使之具备高端应用领域的广泛前景。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]一种核壳乳液，所述核壳乳液的乳胶粒子结构中包括1个核层、至少1个骨架层和至少1个A型功能层，其粒径(D50)为0.1～1μm，优选为0.2～0.6μm。
[0010]进一步地，所述的核层是玻璃化温度为
‑
50～50℃的均聚物和/或共聚物，例如：聚丙烯酸丁酯、聚乙烯醇与丙烯酸异辛酯的接枝共聚物、乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯
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丁二烯共聚物等。
[0011]进一步地，所述的骨架层是玻璃化温度为70～180℃的均聚物和/或共聚物，例如：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
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甲基丙烯酸异冰片酯共聚物等。
[0012]进一步地，所述的A型功能层是玻璃化温度为20～80℃的均聚物和/或共聚物，例如，：聚乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯
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叔碳酸乙烯酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯
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丙烯酸丁酯共聚物等。
[0013]进一步地，所述的核层、骨架层和A型功能层在乳胶粒子中的结合方式是以下方式中的一种或两种以上：核层位于最内层、A型功能层位于最外层、骨架层位于核层的表面、骨架层位于A型功能层的表面、A型功能层位于骨架层的表面；例如：核层
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骨架层
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A型功能层结构、核层
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骨架层
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A型功能层
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骨架层
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A型功能层结构等。
[0014]进一步地，所述核壳乳液的乳胶粒子结构中还包括B型功能层。是否向乳胶粒子结构中引入B型功能层，取决于本领域技术人员对乳液的结构、性能的要求与设计。若引入B型功能层，则其数量可以是1层或2层及以上。
[0015]进一步地，所述的B型功能层是玻璃化温度为
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70～20℃的均聚物和/或共聚物，例如：聚丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯
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丙烯酸异辛酯共聚物、乙酸乙烯酯
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丙烯酸丁酯共聚物等。
[0016]进一步地，所述的B型功能层在乳胶粒子的结合方式是以下方式中的一种或两种以上：B型功能层位于核层、骨架层和/或A型功能层的表面，A型功能层位于B型功能层的表面，骨架层位于B型功能层的表面；例如：核层
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骨架层
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B型功能层
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A型功能层结构、核层
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骨架层
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B型功能层
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A型功能层
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骨架层
‑
B型功能层
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A型功能层结构等。
[0017]进一步地，所述核壳乳液的乳胶粒子结构中还包括C型功能层。是否向乳胶粒子结构中引入C型功能层，取决于本领域技术人员对乳液的结构、性能的要求与设计。若引入C型功能层，则其数量可以是1层或2层及以上。
[0018]进一步地，所述的C型功能层是多官能交联单体的均聚物和/或共聚物。所述的多官能交联单体的分子结构包括以下官能团中的一种或两种以上：碳碳双键、碳碳叁键、羧基、酸酐、羟基、胺基、酰胺基、腈基、醛基、环氧基、硅氧烷，具体例如：顺丁烯二酸酐、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯腈、N
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羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯、γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等。
[0019]进一步地，所述的C型功能层在乳胶粒子中的结合方式是以下方式中的一种或两种以上：C型功能层位于核层、骨架层、A型功能层和/或B型功能层的表面，骨架层、A型功能层和/或B型功能层位于C型功能层的表面；例如：核层
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骨架层
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C型功能层
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A型功能层结构、核层
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骨架层
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B型功能层
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A型功能层
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骨架层
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C型功能层
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A型功能层结构等。
[0020]为便于本领域技术人员理解，需要说明的是，上述用到的“一层位于另一层表面”指的是一层充分包覆在另一层的表面上，且两层之间以下列方式中的至少一种进行结合：简单覆盖、互穿聚合物网络(IPN)、化学交联。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳乳液，其特征在于，所述核壳乳液的乳胶粒子结构中包括1个核层、至少1个骨架层和至少1个A型功能层，其粒径为0.1～1μm。2.如权利要求1所述的一种核壳乳液，其特征在于，所述的核层是玻璃化温度为
‑
50～50℃的均聚物和/或共聚物；所述的骨架层是玻璃化温度为70～180℃的均聚物和/或共聚物；所述的A型功能层是玻璃化温度为20～80℃的均聚物和/或共聚物。3.如权利要求1所述的一种核壳乳液，其特征在于，所述的核层、骨架层和A型功能层在乳胶粒子中的结合方式是以下方式中的一种或两种以上：核层位于最内层、A型功能层位于最外层、骨架层位于核层的表面、骨架层位于A型功能层的表面、A型功能层位于骨架层的表面。4.如权利要求1所述的一种核壳乳液，其特征在于，所述核壳乳液的乳胶粒子结构中还包括B型功能层；所述的B型功能层是玻璃化温度为
‑
70～20℃的均聚物和/或共聚物。5.如权利要求4所述的一种核壳乳液，其特征在于，所述的B型功能层在乳胶粒子中的结合方式是以下方式中的一种或两种以上：B型功能层位于核层、骨架层和/或A型功能层的表面，A型功能层位于B型功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡小川，席柳江，姜娜，刘海明，
申请(专利权)人：湖南高瑞电源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：