一种星型嵌段共聚物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种星型嵌段共聚物及其制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：(1)将含有溶剂化链段的功能单体、链转移试剂、第一引发剂和第一溶剂进行反应，得到聚合物，其中含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括聚醚链段、羧基或羟基中的至少一种；(2)将步骤(1)得到的聚合物、锚定基团单体、第二引发剂和第二溶剂进行反应，得到所述星型嵌段共聚物。本发明专利技术提供了一种可用于磷酸铁锂正极材料的分散剂，其不仅能够提高正极浆料固含量并保持较低的浆料粘度，同时还能够在一定时间内保持浆料粘度不变或粘度增大幅度较小。不变或粘度增大幅度较小。

【技术实现步骤摘要】
一种星型嵌段共聚物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于分散剂材料
，具体涉及一种星型嵌段共聚物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]正极材料作为锂离子电池中最重要的组成部分，其性能直接影响着锂离子电池的综合性能和生产成本。剖析锂电池成本，基本三分之一的成本都由正极原材料的价格占据，如要持续扩大锂离子电池在新能源动力电池领域的应用，那么提高正极材料性能和降低材料制备成本是两个需要重点研究的问题。其中，磷酸铁锂(LFP)材料具备环境友好、安全性高、使用温度高以及原材料价格低等优势，是最有前途的锂离子电池正极材料之一，并具有十分良好的市场开发前景，被大量应用于储能领域。
[0003]随着锂离子电池行业的飞速发展，市场上对锂离子电池的各项性能要求也逐渐提高。由于LFP材料的离子扩散系数较低和导电性较差，现有技术中公开了通过降低材料粒径来缩短离子和电子的迁移路径，提升充放电速度(迁移时间和迁移路径的平方成反比)，从而获得良好电化学性能。
[0004]然而，材料粒径变小造成比表面积和表面能增大，颗粒间发生聚集的趋势越强，在制备电极浆料制备过程中可能会发生颗粒团聚问题。随着活性物质在电极浆料的含量逐渐提高，存放过程中浆料的粘度变高、流动性降低，加工难度增大，导致电化学性能下降。
[0005]因此，提高磷酸铁锂含量的同时需要进一步优化分散剂体系，以此改善浆料的粘度和流动性，确保活性材料分散均匀。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种星型嵌段共聚物及其制备方法和应用。本专利技术提供了一种可用于磷酸铁锂正极材料的分散剂，其不仅能够提高正极浆料固含量并保持较低的浆料粘度，同时还能够在一定时间内保持浆料粘度不变或粘度增大幅度较小。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种制备星型嵌段共聚物的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)将含有溶剂化链段的功能单体、链转移试剂、第一引发剂和第一溶剂进行反应，得到聚合物，其中含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括聚醚链段、羧基或羟基中的至少一种；
[0010](2)将步骤(1)得到的聚合物、锚定基团单体、第二引发剂和第二溶剂进行反应，得到所述星型嵌段共聚物。
[0011]首先，本专利技术通过引入溶剂化链段的功能单体，使得被分散物体能够在分散介质中更好地分散；其次，本专利技术使用链转移试剂进行RAFT聚合，可制备得到星型嵌段共聚物，还能够控制锚定基团与溶剂化链段的位置，避免分散剂在样品出现“桥接”效应。与具有相
同分子量的线形聚合物相比，上述星型嵌段共聚物表现出更低的零剪切粘度，使高分子量分散剂本身的粘度对于浆料粘度影响更小。
[0012]此外，步骤(2)中将步骤(1)得到的聚合物、锚定基团单体进行溶液聚合，使得星型嵌段共聚物作为分散剂应用时能够固定在被分散物体上。
[0013]最后，本专利技术通过调控聚合物分散剂的分子链链长以及分子量至合适的范围内，以此克服颗粒之间的范德华力。若分子链太短时，将无法提供足够厚的屏障来防止颗粒聚集，因此聚合物的分子量过低会导致浆料分散不稳定；若分子链太长时，颗粒之间具有很高的粒子
‑
粒子间桥接潜力，容易折叠回自身，导致浆料发生絮凝。
[0014]优选地，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯。
[0015]优选地，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的重均分子量为500
‑
2000，优选为500
‑
1500，例如可以为500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000等。
[0016]在本专利技术中，通过调控聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的重均分子量，使得制备得到的分散剂具有良好的分散效果，分子量过低则会导致降低的粘度幅度不大且放置粘度的稳定性较差，反之则会导致分散剂本身粘度较大，进而影响浆料粘度。
[0017]优选地，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括丙烯酸、β
‑
丙烯酰氧基丙酸或甲基丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]优选地，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。
[0019]优选地，步骤(1)中所述链转移试剂包括四(丁基三硫甲基)苯和/或3
‑
(苄硫基硫代碳基硫基)丙酸季戊四醇酯。
[0020]在本专利技术中，采用四(丁基三硫甲基)苯和/或3
‑
(苄硫基硫代碳基硫基)丙酸季戊四醇酯多官能团链转移试剂，其具有能够设计星形嵌段共聚物结构的优势。
[0021]优选地，步骤(1)中所述第一引发剂包括偶氮二异丁腈。
[0022]优选地，步骤(1)中所述第一溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0023]优选地，按照重量份计，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为3
‑
40份，链转移试剂的重量份数为1
‑
2份，第一引发剂的重量份数为0.3
‑
1份，第一溶剂的重量份数为20
‑
90份。
[0024]在本专利技术中，所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为3
‑
40份，例如可以为3份、4份、5份、6份、8份、10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、38份、40份等。
[0025]在本专利技术中，所述链转移试剂的重量份数为1
‑
2份，例如可以为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份等。
[0026]在本专利技术中，所述第一引发剂的重量份数为0.3
‑
1份，例如可以为0.3份、0.5份、0.7份、0.9份、1份等。
[0027]在本专利技术中，第一溶剂的重量份数为20
‑
90份，例如可以为20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份等。
[0028]在本专利技术中，通过调控上述组分的重量份数，使得制备得到的分散剂具有良好的
分散效果。
[0029]优选地，当步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括聚醚链段时，按照重量份计，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为20
‑
40份，链转移试剂的重量份数为1
‑
2份，第一引发剂的重量份数为0.3
‑
1份，第一溶剂的重量份数为45
‑
90份。
[0030]优选地，当步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括羧基和/或羟基时，按照重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备星型嵌段共聚物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将含有溶剂化链段的功能单体、链转移试剂、第一引发剂和第一溶剂进行反应，得到聚合物，其中含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括聚醚链段、羧基或羟基中的至少一种；(2)将步骤(1)得到的聚合物、锚定基团单体、第二引发剂和第二溶剂进行反应，得到所述星型嵌段共聚物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯；优选地，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的重均分子量为500
‑
2000，优选为500
‑
1500；优选地，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括丙烯酸、β
‑
丙烯酰氧基丙酸或甲基丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体包括丙烯酸羟乙酯和/或甲基丙烯酸羟乙酯。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述链转移试剂包括四(丁基三硫甲基)苯和/或3
‑
(苄硫基硫代碳基硫基)丙酸季戊四醇酯；优选地，步骤(1)中所述第一引发剂包括偶氮二异丁腈；优选地，步骤(1)中所述第一溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，按照重量份计，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为3
‑
40份，链转移试剂的重量份数为1
‑
2份，第一引发剂的重量份数为0.3
‑
1份，第一溶剂的重量份数为20
‑
90份；优选地，当步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括聚醚链段时，按照重量份计，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为20
‑
40份，链转移试剂的重量份数为1
‑
2份，第一引发剂的重量份数为0.3
‑
1份，第一溶剂的重量份数为45
‑
90份；优选地，当步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的结构中包括羧基和/或羟基时，按照重量份计，步骤(1)中所述含有溶剂化链段的功能单体的重量份数为3
‑
8份，链转移试剂的重量份数为1
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2份，第一引发剂的重量份数为0.3

【专利技术属性】
技术研发人员：曾锐明，佟锐，陈绵峰，贾宝泉，
申请(专利权)人：深圳好电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：