一种梳型聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种梳型聚合物及其制备方法与应用，该梳型聚合物由烯属活性聚醚、N

【技术实现步骤摘要】
一种梳型聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及新材料及化学工程
，特别涉及一种梳型聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子纳米材料，重量轻，六边形结构链接完美，具有许多优异的力学、电学和化学性能。随着对碳纳米管应用研究的发展，碳纳米管在锂电池正极材料应用中的突出性能得到广泛重视，碳纳米管的加入可以保证电池具有良好的充放电性能，此外，碳纳米管作导电剂还可以提高充放电效率和锂电池的使用寿命。碳纳米管作为新兴的导电剂，有着区别于传统导电剂的导电式网络，能更好地提升电机材料的导电性能，从而降低了导电剂的添加量，提高活性物质的含量。
[0003]碳纳米管在使用时，通常是经过研磨制备成纳米级可流动浆料，即碳纳米管浆料。这样可以使碳纳米管应用于制备电池正极浆料时，充分发挥其材料本身的优越性能。制备碳纳米管浆料时，传统使用的分散材料是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其中主要是PVPK20
‑
40(不同分子量的PVP以PVPKn表示，其中Kn表示PVP的平均分子量为n
×
103)，但以PVPK系列作分散剂的碳纳米管浆料不仅浆料粘度高、流动性差，浆料储存稳定性不好，长时间放置浆料还会出现分散介质析出的现象，导致碳纳米管浆料的品质下降，进而影响电池的性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种分散性能更好的梳型聚合物及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的第一个目的，在于提供一种梳型聚合物，所述梳型聚合物由聚合单元烯属活性聚醚a、N
‑
乙烯基吡咯烷酮b、烯属可聚合酸酐c、伯胺基环化合物d组成；
[0006]所述梳型聚合物的重均分子量为50000
‑
100000g/mol，所述聚合单元a、b、c、d摩尔比为(0.1～0.5)：(2.0～10.0)：(0.4～2.0)：(0.4～2.0)，其中，d≤c；优选的，所述聚合单元c、d的摩尔比值为1，所述聚合单元a、b、c的摩尔关系比为元c、d的摩尔比值为1，所述聚合单元a、b、c的摩尔关系比为
[0007]进一步地，所述烯属活性聚醚具有以下通式：
[0008][0009]其中：R1、R2、R3为H
‑
、CH3‑
、或CH3CH2‑
；m、n≥0，m、n皆为整数，且10≤m+n≤100，优选的，控制在40≤m+n≤70，n≥m。
[0010]进一步地，所述烯属可聚合酸酐为马来酸酐、衣康酸酐、或柠康酐；所述伯胺基环化合物为环己胺、2
‑
苯氧基苯胺、萘胺、或5
‑
氨基密啶。
[0011]本专利技术的第二个目的，在于提供所述梳型聚合物的制备方法，包括以下步骤:
[0012](1)将烯属活性聚醚和溶剂加入反应容器，升温至50
‑
100℃，并搅拌至烯属活性聚醚充分溶解；
[0013](2)将烯属可聚合酸酐和引发剂分别溶于溶剂，制得烯属可聚合酸酐溶液和引发剂溶液，将N
‑
乙烯基吡咯烷酮、烯属可聚合酸酐溶液和80％质量份的引发剂溶液同步滴加至步骤(1)的反应容器内，三者在0.5
‑
5.0小时内缓慢滴加完毕，保温反应1
‑
10小时后，滴加剩余的20％质量份的引发剂溶液，继续保温1
‑
5小时，得到中间体；
[0014](3)将步骤(2)中的物料升温至100
‑
150℃，加入伯胺基环化合物，保温反应1
‑
10小时，检测酸值＜5mgKOH/g时，终止反应，降温得到梳型聚合物。
[0015]进一步地，所述步骤(1)中，所述烯属活性聚醚与溶剂的质量比为1:1～1:3。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中，所述引发剂的加入量为烯属活性聚醚、N
‑
乙烯基吡咯烷酮和烯属可聚合酸酐三者总质量的0.1％～2.0％，优选的，控制在0.1％～0.5％。
[0017]进一步地，所述步骤(2)中，所述引发剂溶液中，引发剂与溶剂的质量比0.01:1～0.02:1；所述烯属可聚合酸酐溶合液中，烯属可聚合酸酐与溶剂的质量比为0.15:1～0.25:1。
[0018]进一步地，所述步骤(2)引发剂为偶氮类自由基引发剂或过氧化类自由基引发剂，所述偶氮类自由基引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的任意一种；所述过氧化类自由基引发剂为过氧化苯甲酰。
[0019]进一步地，所述步骤(1)和步骤(2)中的溶剂为同一种，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、N
‑
乙基吡咯烷酮中的一种。
[0020]本专利技术的第三个目的，在于提供所述梳型聚合物在碳纳米管浆料分散中的应用。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术的梳型聚合物的聚合单元由烯属活性聚醚、N
‑
乙烯基吡咯烷酮、烯属可聚合酸酐和伯胺基环化合物组成，其中烯属活性聚醚、N
‑
乙烯基吡咯烷酮和烯属可聚合酸酐进行自由基聚合反应，伯胺基环化合物在自由基聚合反应的产物的基础上，与酸酐进行酰亚胺化闭环反应，形成最终的梳型聚合物。
[0023]本专利技术的梳型聚合物在碳纳米管中的分散性能优于传统分散材料PVK30，以其作为分散剂制备的碳纳米管浆料不仅粒径小，粘度低，流动性好，而且长时间放置后，浆料的储存稳定性好，浆料的品质稳定。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术的实施例中重均分子量通过以聚氧化乙烯作为校准标准，以水/乙腈混合溶液作为洗脱液的凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
[0026]实施例1、梳型聚合物的制备
[0027](1)向具有冷凝回流、氮气保护、搅拌装置和恒压漏斗的反应容器，加入96.0g(0.04mol)烯丙基聚乙二醇(APEG2400)和96g N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂，升温至60℃并搅拌至
APEG2400完全溶解。
[0028](2)将15.7g(0.16mol)马来酸酐溶于85.0g N
‑
甲基吡咯烷酮制成马来酸酐溶液，将引发剂0.4g偶氮二异丁腈溶于32.0g N
‑
甲基吡咯烷酮制成引发剂溶液；
[0029]将88.9g(0.8mol)N
‑
乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐溶液、80％引发剂溶液25.9g同步通过恒压漏斗滴加至步骤(1)的反应容器内，保证三者同步在2.0小时内滴加完毕，保温反应3.0小时后滴加余下的20％引发剂溶液6.5g，保温反应1小时，得到中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梳型聚合物，其特征在于，所述梳型聚合物由聚合单元烯属活性聚醚a、N
‑
乙烯基吡咯烷酮b、烯属可聚合酸酐c、伯胺基环化合物d组成；所述梳型聚合物的重均分子量为50000
‑
100000g/mol，所述聚合单元a、b、c、d摩尔比为(0.1～0.5)：(2.0～10.0)：(0.4～2.0)：(0.4～2.0)，其中，d≤c。2.根据权利要求1所述的梳型聚合物，其特征在于，所述烯属活性聚醚具有以下通式：其中：R1、R2、R3为H
‑
、CH3‑
、或CH3CH2‑
；m、n≥0，m、n皆为整数，且10≤m+n≤100。3.根据权利要求1所述的梳型聚合物，其特征在于，所述烯属可聚合酸酐为马来酸酐、衣康酸酐，或柠康酐；所述伯胺基环化合物为环己胺、2
‑
苯氧基苯胺、萘胺，或5
‑
氨基密啶。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的梳型聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)将烯属活性聚醚和溶剂加入反应容器，升温至50
‑
100℃，并搅拌至烯属活性聚醚充分溶解；(2)将烯属可聚合酸酐和引发剂分别溶于溶剂，制得烯属可聚合酸酐溶液和引发剂溶液，将N
‑
乙烯基吡咯烷酮、烯属可聚合酸酐溶液和80％质量份的引发剂溶液同步滴加至步骤(1)的反应容器内，三者在0.5
‑
5.0小时内缓慢滴加完毕，保温反应1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，郭永江，朱广东，吴峰，臧冰，陈占，
申请(专利权)人：上海宇昂水性新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：