改性有机聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性有机聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用；其中所述改性有机聚硅氧烷弹性体包括芯层和壳层，所述芯层包括多条互相交联的聚硅氧烷主链，所述壳层包括接枝于芯层层侧链上的一个或多个极性官能团，所述极性官能团包括氨基、酯基、羟基及羧基中的至少一种；且单个所述改性有机聚硅氧烷弹性体的粒径为100nm

【技术实现步骤摘要】
改性有机聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及二次电池隔膜设备领域，具体涉及改性有机聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着锂离子电池的发展，锂离子电池隔膜受到了广泛关注。硬弹性iPP流延薄膜单轴拉伸(干法)和UHMWPE(湿法)，这两种工艺适合大规模商业化生产。
[0003]其中干法单向拉伸由于工艺复杂同时涉及流延膜的热处理问题，难以实现连续生产。但是，其流延和拉伸工艺都是单向拉伸，导致其在TD方向的强度很低。目前由于车辆和航空航天设备随着行业向更大、更高功率的电池发展，需要更轻薄的隔膜来提高电池的能量密度。这种工艺制备的轻薄化电池隔膜非常容易撕裂，在电芯制成过程中撕裂导致电芯报废，以及电芯长循环后锂枝晶刺破隔膜导致电芯短路。因此，如何解决隔膜的撕裂问题一直是干法单拉隔膜的难题。上述问题是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种能够有效提升隔膜强度，增强隔膜抗撕裂能力的改性有机聚硅氧烷弹性体及其制备方法和应用。
[0005]根据第一方面，本申请提供了一种改性有机聚硅氧烷弹性体，所述改性有机聚硅氧烷弹性体包括芯层和壳层，所述芯层包括多条互相交联的聚硅氧烷主链，所述壳层包括接枝于芯层最外层侧链上的一个或多个极性官能团，所述极性官能团包括氨基、酯基、羟基及羧基中的至少一种；且单个所述改性有机聚硅氧烷弹性体的粒径为100nm
‑
7μm。
[0006]第二方面，本申请提供了一种改性有机聚硅氧烷弹性体的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将多氯硅烷在50
‑
100℃的条件下进行水解反应，制备多羟基硅烷；
[0008]将所述多羟基硅烷与碱液混合，调节pH至8
‑
10，以使所述多羟基硅烷进行缩聚反应，制备聚硅氧烷；
[0009]将所述聚硅氧烷与交联剂混合，制备有机聚硅氧烷弹性体；
[0010]在惰性气体氛围下，将所述有机聚硅氧烷弹性体与改性单体进行反应，制备改性有机聚硅氧烷弹性体；所述改性单体包括酯类单体及羟酸类单体中的至少一种。
[0011]在一种可选的实施例中，将所述有机聚硅氧烷弹性体与改性单体进行反应的步骤中：
[0012]反应温度为75
‑
105℃，反应时间为4
‑
16h，反应结束后用碱液将反应液的pH值调节至中性。
[0013]在一种可选的实施例中，所述制备方法满足(1)至(2)中至少一个条件：
[0014](1)所述交联剂包括正硅酸乙酯、二酰过氧化物、酮过氧化物、二烷基过氧化物、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三(甲基异丁酮肟基)硅烷中的至少一种；
[0015](2)所述改性单体包括聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯
‑
甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种。
[0016]在一种可选的实施例中，所述制备方法满足(1)至(2)中至少一个条件：
[0017](1)将多氯硅烷在50
‑
100℃的条件下进行水解反应的步骤中：
[0018]所述多氯硅烷与水的重量比为1:1
‑
1:1.5，所述水解反应于惰性气体氛围下进行，所述水解反应的时间为5
‑
40min；
[0019](2)以使多羟基硅烷进行缩聚反应的步骤中：
[0020]所述缩聚反应的时间至少为1h。
[0021]根据第三方面，本申请提供了一种涂覆浆料，包括上述的改性有机聚硅氧烷弹性体或者根据上述的制备方法制得的改性有机聚硅氧烷弹性体。
[0022]在一种可选的实施例中，按照质量份包括以下组分：
[0023]5‑
50份的所述改性有机聚硅氧烷弹性体、0.1
‑
15份的粘接剂、0.1
‑
5份的分散剂、0.01
‑
5份的润湿剂。
[0024]在一种可选的实施例中，所述涂覆浆料满足(1)至(3)中至少一个条件：
[0025](1)所述粘接剂为聚丙烯腈、SBR、羟甲基纤维素钠、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种；
[0026](2)所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的至少一种；
[0027](3)所述润湿剂为烷基硫酸盐、磺酸盐、聚氧乙烯烷基酚醚和聚氧乙烯脂肪醇醚中的至少一种。
[0028]根据第四方面，本申请提供了一种二次电池隔膜，包括隔膜基材；以及
[0029]隔膜涂层，所述隔膜涂层设置于所述隔膜基材的至少一侧表面；所述隔膜涂层包括上述的改性有机聚硅氧烷弹性体或者采用上述的涂覆浆料制备。
[0030]在一种可选的实施例中，所述二次电池隔膜满足(1)至(5)中至少一个条件：
[0031](1)所述隔膜基材为聚烯烃；
[0032](2)所述隔膜基材的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯聚酰亚胺和芳纶中的至少一种；
[0033](3)所述隔膜基材的孔隙率为10
‑
70％，平均孔径为10
‑
120nm；
[0034](4)所述隔膜基材的厚度为2
‑
25μm；
[0035](5)所述隔膜涂层的厚度为0.5
‑
10μm。
[0036]本申请的有益效果在于：本申请实施方式提供的改性有机聚硅氧烷弹性体能够附着在聚烯烃隔膜基材上，且能够有效的提高二次电池隔膜的抗撕裂能力和抗穿刺能力，在二次电池领域具有广泛的应用前景。
附图说明
[0037]图1为本申请一种实施例中二次电池隔膜的层状结构示意图；
[0038]图2为本申请实施例一中隔膜基材和二次电池隔膜穿刺后的撕裂情况。
[0039]附图标记：隔膜基材1、隔膜涂层2。
具体实施方式
[0040]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0041]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性有机聚硅氧烷弹性体，其特征在于，所述改性有机聚硅氧烷弹性体包括芯层和壳层，所述芯层包括多条互相交联的聚硅氧烷主链，所述壳层包括接枝于芯层侧链上的一个或多个极性官能团，所述极性官能团包括氨基、酯基、羟基及羧基中的至少一种；且单个所述改性有机聚硅氧烷弹性体的粒径为100nm
‑
7μm。2.一种改性有机聚硅氧烷弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多氯硅烷在50
‑
100℃的条件下进行水解反应，制备多羟基硅烷；将所述多羟基硅烷与碱液混合，调节pH至8
‑
10，以使所述多羟基硅烷进行缩聚反应，制备聚硅氧烷；将所述聚硅氧烷与交联剂混合，制备有机聚硅氧烷弹性体；在惰性气体氛围下，将所述有机聚硅氧烷弹性体与极性单体进行反应，制备改性有机聚硅氧烷弹性体；所述极性单体包括酯类单体及羟酸类单体中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述有机聚硅氧烷弹性体与改性单体进行反应的步骤中：反应温度为75
‑
105℃，反应时间为4
‑
16h，反应结束后用碱液将反应液的pH值调节至中性。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足(1)至(2)中至少一个条件：(1)所述交联剂包括正硅酸乙酯、二酰过氧化物、酮过氧化物、二烷基过氧化物、乙烯基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三(甲基异丁酮肟基)硅烷中的至少一种；(2)所述极性单体包括聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯
‑
甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的至少一种。5.如权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足(1)至(2)中至少一个条件：(1)将多氯硅烷在50
‑
100℃的条件下进行水解反应的步骤中：所述多氯硅烷与水的重量比为1:1
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1:1.5，所述水解反应于惰...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昭，潘超全，张辉，刘建金，吴晓丹，
申请(专利权)人：深圳中兴新材技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：