一种丙烯腈粘结剂粉体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烯腈粘结剂粉体及其制备方法，以软单体、硬单体、极性单体、功能性单体、交联单体、反应型阴离子乳化剂、引发剂、缓冲剂、氧化剂、还原剂为原料，先制备聚丙烯腈粘结剂乳液，再通过干燥工艺进行造粉，得到丙烯腈粘结剂粉体。本发明专利技术丙烯腈粘结剂粉体的制备以（甲基）丙烯腈为主单体，以水为溶剂，绿色环保，操作简便。本发明专利技术主要应用于锂电池正极活性材料与集流体的粘结，利用反应型乳化剂，降低粘结剂中游离的乳化剂对电池充放电的影响。该丙烯腈粘结剂粉体具备优异的耐电解液，较低的溶胀率，同时具有优异的粘结力。同时具有优异的粘结力。

Acrylonitrile binder powder and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯腈粘结剂粉体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种丙烯腈粘结剂粉体及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是近年来高速发展的一种新型高性能蓄能电池，具有电压高、质量轻、比能量密度高、自放电小等优点。其应用范围涵盖了民用、国防、航空航天等领域。锂离子电池的电极是通过在用金属箔制成的集流体上涂布正/负极活性物质并干燥后制成的，这是锂离子电池电极不同于其他电池电极的独特制造工艺，为了将集流体与电极活性物质粘在一起，就需要使用少量粘合剂。目前，在锂离子电池的工业生产中，普遍采用含氟类聚合物作为电池正极材料的粘合剂，如聚偏氟乙烯(PVDF)等，并以有机溶剂N
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甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，辅以少量导电剂，得到有机体系的正极浆料。目前PVDF存在生产过程中容易污染环境、价格昂贵、溶胀率较高、粘结力弱、低温电性能较差等缺点。因此开发一款粘结成本低廉、性能优异、溶胀率低、低温电性能较好的正极粘结剂代替PVDF就成了亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种丙烯腈粘结剂粉体及其制备方法，通过加入软单体、硬单体、交联单体、功能性单体与(甲基)丙烯腈进行乳液聚合，得到一种具有强极性、高剥离力的聚丙烯腈粘结剂乳液，再利用聚丙烯腈粘结剂乳液通过干燥工艺制备丙烯腈粘结剂粉体。将丙烯腈粘结剂粉体溶于NMP，代替PVDF，提高粘结力，提高低温电性能，降低溶胀率，可广泛应用于锂电池正极用粘结剂，具有广泛的市场前景。
[0004]实现本专利技术目的的具体技术方案是：
[0005]一种丙烯腈粘结剂粉体，其特点是以质量百分比计，包括：
[0006][0007][0008]所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十四烷基
酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸乙酯及丙烯酸异丁酯中的一种或几种；
[0009]所述的硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及醋酸乙烯酯中的一种或几种；
[0010]所述的极性单体为丙烯腈及甲基丙烯腈的一种或几种；
[0011]所述的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、β
‑
丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯及甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种；
[0012]所述的交联单体为丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、季戊四醇三烯丙基醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N
‑
羟甲基丙烯酰胺及N
‑
甲氧基甲基丙烯酰胺一种或几种；
[0013]所述的反应型阴离子乳化剂为丙烯酰胺基异丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、脂肪醇醚乙烯基磺酸钠及烷基酰胺乙烯磺酸钠中的一种或几种；
[0014]所述的缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵及氢氧化锂中的一种或几种；
[0015]所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的一种或几种；
[0016]所述的氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢及叔丁基过氧化氢中的一种或几种；
[0017]所述的还原剂为甲醛次硫酸氢钠、异抗坏血酸及焦亚硫酸钠中的一种或几种。
[0018]本专利技术还提供了一种丙烯腈粘结剂粉体的制备方法，该方法包括下述步骤：
[0019](1)、预乳液的配制：将50
‑
90％的反应型阴离子乳化剂、50
‑
90％的缓冲剂加入去离子水中，搅拌使其溶解得到乳化剂水溶液，将全部的硬单体、软单体、极性单体、功能性单体和交联单体的混合物作为混合单体，将混合单体加入乳化剂水溶液中，搅拌速度300～800转每分钟，搅拌15～45分钟，制得预乳液；
[0020](2)、引发剂溶液的配制：将50
‑
90％的引发剂加入去离子水中，搅拌使其溶解，即得引发剂溶液；
[0021](3)、种子乳液的配置：将剩余的反应型阴离子乳化剂、缓冲剂及引发剂加入去离子水中，搅拌使其溶解，加入2
‑
10％的预乳液，缓慢加热至65～75℃，反应10～30分钟，出现明显的蓝色荧光现象，即得种子乳液；
[0022](4)、将全部的氧化剂加入去离子水中，搅拌均匀得到氧化剂水溶液；
[0023](5)、将全部的还原剂加入去离子水中，搅拌使其溶解得到还原剂水溶液；
[0024](6)、将剩余的预乳液和步骤(2)的引发剂溶液在65～75℃分别同时滴加到步骤(3)中的种子乳液中，滴加时间2.5～4小时，滴加结束后保温0.1～1小时，之后分别同时滴加步骤(4)中的氧化剂水溶液和步骤(5)中的还原剂水溶液，滴加时间5～15min，继续保温1.5～2.5小时，最后抽真空20～50分钟；抽真空结束，降温冷却，过滤出料，即得聚丙烯腈粘结剂乳液；
[0025](7)、将步骤(6)得到的聚丙烯腈粘结剂乳液，通过干燥工艺进行造粉，即得丙烯腈粘结剂粉体。
[0026]所述的一种丙烯腈粘结剂粉体的制备方法，其特征在于，原料以质量百分比计：
[0027][0028]所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十六烷基酯及丙烯酸乙酯及丙烯酸异丁酯中的一种或几种；
[0029]所述的硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及醋酸乙烯酯中的一种或几种；
[0030]所述的极性单体为丙烯腈及甲基丙烯腈的一种或几种；
[0031]所述的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、β
‑
丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯及甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种；
[0032]所述的交联单体为丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、季戊四醇三烯丙基醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N
‑
羟甲基丙烯酰胺及N
‑
甲氧基甲基丙烯酰胺一种或几种；
[0033]所述的反应型阴离子乳化剂为丙烯酰胺基异丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、脂肪醇醚乙烯基磺酸钠及烷基酰胺乙烯磺酸钠中的一种或几种；
[0034]所述的缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵及氢氧化锂中的一种或几种；
[0035]所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的一种或几种；
[0036]所述的氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢及叔丁基过氧化氢中的一种或几种；
[0037]所述的还原剂为甲醛次硫酸氢钠、异抗坏血酸及焦亚硫酸钠中的一种或几种。
[0038]所述的一种丙烯腈粘结剂粉体的制备方法，其特征在于，所述的干燥工艺为喷雾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯腈粘结剂粉体，其特征在于，以质量百分比计，包括：软单体
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20%硬单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
40%极性单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50
‑
90%功能性单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
25%交联单体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5
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6%反应型阴离子乳化剂
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0.2
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2%引发剂
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0.05
‑
0.6%缓冲剂
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0.1
‑
1.5%氧化剂
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0.01
‑
0.2%还原剂
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0.01
‑
0.2%所述的软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸乙酯及丙烯酸异丁酯中的一种或几种；所述的硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异冰片酯、苯乙烯及醋酸乙烯酯中的一种或几种；所述的极性单体为丙烯腈及甲基丙烯腈的一种或几种；所述的功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸羟乙酯、β
‑
丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯及甲基丙烯酸羟丁酯中的一种或几种；所述的交联单体为丙烯酰胺、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、三聚氰酸三烯丙酯、季戊四醇三烯丙基醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N
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羟甲基丙烯酰胺及N
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甲氧基甲基丙烯酰胺一种或几种；所述的反应型阴离子乳化剂为丙烯酰胺基异丙基磺酸钠、烯丙氧基羟丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、脂肪醇醚乙烯基磺酸钠及烷基酰胺乙烯磺酸钠中的一种或几种；所述的缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵及氢氧化锂中的一种或几种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠及过硫酸铵中的一种或几种；所述的氧化剂为过硫酸盐、过氧化氢及叔丁基过氧化氢中的一种或几种；所述的还原剂为甲醛次硫酸氢钠、异抗坏血酸及焦亚硫酸钠中的一种或几种。2.一种丙烯腈粘结剂粉体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1)、预乳液的配制：将50
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90%的反应型阴离子乳化剂、50
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90%的缓冲剂加入去离子水中，搅拌使其溶解得到乳化剂水溶液，将全部的硬单体、软单体、极性单体、功能性单体和交联单体的混合物作为混合单体，将混合单体加入乳化剂水溶液中，搅拌速度300~800转每分钟，搅拌15~45分钟，制得预乳液；(2)、引发剂溶液的配制：将50
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90%的引发剂加入去离子水中，搅拌使其溶解，即得引发剂溶液；(3)、种子乳液的配置：将剩余的反应型阴离子乳化剂、缓冲剂及引发剂加入去离子水中，搅拌使其溶解，加入2
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10%的预乳液，缓慢加热至65~75℃，反应10~30分钟，出现明显的蓝色荧光现象，即得种子乳液；
(4)、将全部的氧化剂加入去离子水中，搅拌均匀得到氧化剂水溶液；(5)、将全部的还原剂加入去离子水中，搅拌使其溶解得到还原剂水溶液；(6)、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫晓波，徐健，刘显力，
申请(专利权)人：瑞固新能上海材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：