一种聚偏氟乙烯树脂组合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种聚偏氟乙烯树脂组合物、制备方法及其应用，所述组合物包含5至30重量百分比的式(I)单体单元以及70至95重量百分比的偏氟乙烯单体单元。本发明专利技术的聚偏氟乙烯树脂组合物具有优异溶解性和亲水性，还具有良好的拉伸模量，可用作锂电池正负极粘结剂和水处理膜等领域。等领域。等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种聚偏氟乙烯树脂组合物、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种聚偏氟乙烯树脂组合物、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)树脂作为一种氟塑料，具有优异的耐老化、耐高低温、绝缘性、耐化学性、耐晒性和阻燃性，被广泛应用在锂电池、水处理膜、光伏背板等领域，目前已成为第二大氟塑料种类。
[0003]随着新能源领域的快速发展，对相关材料的使用性能提出了更高的要求。PVDF树脂作为目前使用最广泛的锂电池正负极粘结材料，在市场上占据90％以上的份额，其通常被溶解在N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中用作粘结剂。PVDF是一种结晶性氟塑料，其在溶剂中的溶解时间通常较长(＞60min)，会明显限制其作为粘结剂的生产效率。
[0004]此外，PVDF还可以被应用在膜材料领域。膜技术近几十年来的快速发展，但困扰膜使用寿命的一个重要因素就是膜污染，有效控制膜污染成为现在研究的热点，而改善膜的亲水性是减少膜污染行之有效的方法。PVDF作为一种常见的膜材料，具有疏水性，被大量应用在水处理领域，具有良好的热稳定性及耐化学腐蚀性。然而疏水性膜的缺点就是在使用过程中易发生溶质的吸附和孔堵塞，即膜污染，使得通量下降，使用寿命降低。
[0005]为改善PVDF树脂的溶解性，现有技术做了如下尝试：
[0006]中国专利CN108003265B通过在聚合过程中，调控反应参数，并加入第二单体进行共聚，可以使得PVDF树脂的溶解时间小于30min，但是其溶解时间还是相对较长，影响生产效率。
[0007]中国专利CN102153704B通过N
‑
乙烯基吡咯烷酮单体与PVDF粉体进行共辐射接枝，对PVDF进行改性，提高树脂在溶剂中溶解性，但该方法获得的PVDF树脂溶解性能受接枝率影响，容易出现接枝率偏低的树脂。
[0008]中国专利申请CN112029057A对PVDF树脂进行嵌段共聚改性，通过引入亲水基团羧基、羟基、酰胺基团，可实现树脂的亲水性能部分提高，但仍无法满足使用要求，此外，整个制备工艺步骤繁琐，不利于工业化放大。
[0009]中国专利CN108467451B通过聚合端进行亲水性改性，利用添加第二单体衣康酸，可实现对PVDF树脂亲水性能的提升，但在后处理过程中不易脱除第二单体，导致单体残留，影响性能。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种兼具良好溶解性和亲水性的聚偏氟乙烯树脂组合物。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供这种聚偏氟乙烯树脂组合物的制备方法。
[0012]本专利技术的再一目的在于提供这种聚偏氟乙烯树脂组合物的应用。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0014]一种聚偏氟乙烯树脂组合物，包含5至30重量百分比的式(I)单体单元以及70至95重量百分比的偏氟乙烯单体单元：
[0015][0016]其中，n为平均聚合度，范围值是3～30；R选C1～C4的烷基，C5～C6的环烷基，C6～C10的芳基。
[0017]作为一个优选，式(I)单体单元可表示为式(II)的单体单元：
[0018][0019]其中，所述树脂组合物在N
‑
甲基吡咯烷酮中的溶解时间为10～30min，优选为10～20min。
[0020]其中，所述树脂组合物的水接触角为5～25
°
，优选为5～15
°
。
[0021]其中，所述树脂组合物的拉伸模量为1300～2500MPa，优选为1300～1700MPa。
[0022]其中，所述树脂组合物的结晶度为50～70％，优选为50～60％。
[0023]其中，所述树脂组合物中还包含添加剂，相对于聚偏氟乙烯树脂组合物的总重量计，添加剂的加入量为0
‑
5wt％，优选0
‑
2.5wt％，更优选0
‑
2wt％；优选地，所述添加剂选自脱模剂、流动助剂、热稳定剂、水解稳定剂、抗氧化剂、UV吸收剂、阻燃剂、抗静电剂、颜料、强化填充剂中的至少任一种。
[0024]另一方面，一种前述的聚偏氟乙烯树脂组合物的制备方法，采用包含式(I)的单体单元，优选式(II)的单体单元，和偏氟乙烯单体单元，通过悬浮聚合或乳液聚合的方式制得所述树脂组合物。
[0025]其中，所述式(I)的单体，优选式(II)的单体，和偏氟乙烯单体的质量比为5～30：70～95。
[0026]其中，以制得的聚偏氟乙烯树脂组合物的总重量计，还加入0
‑
5wt％，优选0
‑
2.5wt％，更优选0
‑
2wt％的添加剂；优选地，所述添加剂选自脱模剂、流动助剂、热稳定剂、水解稳定剂、抗氧化剂、UV吸收剂、阻燃剂、抗静电剂、颜料、强化填充剂中的至少任一种。
[0027]再一方面，前述的聚偏氟乙烯树脂组合物或前述方法制备的聚偏氟乙烯树脂组合物，在涂料、水处理膜、粘结剂、光伏背板、化工制件领域中的应用，优选在锂电池正负极材料的粘结剂或水处理膜中的应用。
[0028]本专利技术的聚偏氟乙烯树脂组合物在下游的应用形式可以多种多样，例如为成型件或者溶液，具体地：
[0029]一种成型件，采用前述的聚偏氟乙烯树脂组合物或前述方法制备的聚偏氟乙烯树脂组合物经注塑、挤出或吹塑成型工艺加工而成。
[0030]一种树脂溶液，含有前述的聚偏氟乙烯树脂组合物或前述方法制备的聚偏氟乙烯树脂组合物。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0032]本专利技术通过选择式(I)结构、优选式(II)结构的单体单元和偏氟乙烯单体单元进行组合设计，可以得到兼具优异溶解性和亲水性的同时，还具有良好的拉伸模量的聚偏氟乙烯树脂组合物，其可用作锂电池正负极粘结剂材料，提高生产效率，同时还可用于水处理膜领域，减少膜污染，提高使用寿命。
具体实施方式
[0033]为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面的实施例将对本专利技术所提供的方法予以进一步的说明，但本专利技术不限于所列出的实施例，还应包括在本专利技术的权利要求范围内其他任何公知的改变。
[0034]一种聚偏氟乙烯树脂组合物，由式(II)单体和偏氟乙烯聚合反应而成，形成了包含5至30重量百分比的式(II)单体单元以及70至95重量百分比的偏氟乙烯单体单元的聚偏氟乙烯树脂组合物，以所述组合物的总重量计：
[0035][0036]本专利技术中，所述的聚偏氟乙烯树脂组合物可以采用本领域技术人员公知的悬浮聚合或乳液聚合制备。以悬浮聚合为例，是通过5至30重量百分比的式(II)单体以及70至95重量百分比的偏氟乙烯单体，在分散剂、引发剂、链转移剂和水的存在下，以自由基聚合反应制备聚偏氟乙烯树脂组合物。其中分散剂例如为甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚和羟丙基甲基纤维素醚中的一种、引发剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯树脂组合物，其特征在于，包含5至30重量百分比的式(I)单体单元以及70至95重量百分比的偏氟乙烯单体单元：其中，n为平均聚合度，范围值是3～30；R选C1～C4的烷基，C5～C6的环烷基，C6～C10的芳基，优选地，所述式(I)单体单元为式(II)的单体单元：2.根据权利要求1所述的聚偏氟乙烯树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物在N
‑
甲基吡咯烷酮中的溶解时间为10～30min，优选为10～20min。3.根据权利要求1或2所述的聚偏氟乙烯树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物的水接触角为5～25
°
，优选为5～15
°
。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的聚偏氟乙烯树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物的拉伸模量为1300～2500MPa，优选为1300～1700MPa；优选地，所述树脂组合物的结晶度为50～70％，优选为50～60％。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的聚偏氟乙烯树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物中还包含添加剂，相对于聚偏氟乙烯树脂组合物的总重量计，添加剂的加入量为0
‑
5wt％，优选0
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2.5wt％，更优选0
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2wt％；优选地，所述添加剂选自脱模剂、流动助剂、热稳定剂、水解稳定剂、抗氧化剂、UV吸收剂、阻燃剂、抗静电剂、颜料、强化填充剂中的至少任一种。6.一种权...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎雷，曾伟，王磊，丁可，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：