CN116003670A - 有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用 - Google Patents

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吴春林
刘世均
李永江
黄戚辉
余荣
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Abstract

本发明属于聚乙烯醇技术领域，具体涉及有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用。本发明解决了聚乙烯醇成型性问题。

Description

有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用
技术领域
本发明属于聚乙烯醇技术领域，具体涉及有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用。
背景技术
1990年，锂离子电池首次实现商业化。此后，因具有能量密度大、工作电压高、循环性优异、自放电低、环保无污染等优势，锂离子电池获得了飞速发展，广泛应用于手机、笔记本等电子产品领域，并逐步向航空航天、电动汽车、储能***等领域拓展。这些新兴领域也对锂离子电池的性能提出了更高的要求(“锂离子电池高比容量负极用粘结剂”，刘欣等，化学进展，2013年第25卷第8期，第1402页左栏第1段第1-7行，公开日2013年8月31日；“锂离子电池用水基粘结剂的研究进展”，郝连升等，电源技术，2010年第3期，第303页左栏第1段第1-4行，公开日2010年12月31日)。
作为锂离子电池正负极的重要组成部分，粘结剂起着连接电极活性物质、导电剂和电极集流体，增强电极活性材料与导电剂及活性材料与电极集流体之间的电子接触，稳定极片结构，减小电极阻抗，从而间接提高电池容量、循环寿命并降低内阻的作用；此外，粘结剂还能够改善电极片机械性能和加工性能(“锂离子电池电极粘结剂的研究进展”，柴丽莉等，化学通报，2013年第76卷第4期，第299页第1段第1-3行，公开日2013年12月31日；“锂离子电池用水基粘结剂的研究进展”，郝连升等，电源技术，2010年第3期，第303页左栏第2段第3-9行，公开日2010年12月31日；“锂离子电池用黏结剂的研究进展”，马利华等，电池工业，2008年第13卷第3期，第2-3页左栏第1段第1-8行，公开日2008年6月30日)。
目前，用于锂离子电池工业生产过程中，普遍采用的粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，以强极性有机化合物(如二甲基吡咯烷酮NMP、二甲基酰胺、二甲基亚砜)作为聚偏氟乙烯的溶剂，以丙酮作为稀释剂。然而，有机溶剂的用量较大，难以回收，成本高，且具有一定的毒性，存在环境污染，影响操作人员的健康(“锂离子电池环保型水性正极的制备和性能研究”，陈杰，湖南大学硕士学位论文，2011年，第12页第4段第1-5行，公开日2011年9月28日)。
然而，聚偏氟乙烯的电子和离子导电性差，且其难以适应硅负极材料剧烈的体积变化(“锂离子电池硅基负极材料粘结剂的研究进展”，叶力强等，电池，2014年第44卷第4期，第239页右栏第5段第4-7行，公开日2014年8月31日)。
聚乙烯醇能够提高电极机械强度，作为粘结剂则能够提高电池长时间循环后的容量保持率(“锂离子电池电极粘结剂的研究进展”，柴丽莉等，化学通报，2013年第76卷第4期，第304页第10段第1-7行，公开日2013年12月31日)。
然而，聚乙烯醇在工业化生产过程中，成型性差，易粉化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
发明人为解决上述聚乙烯醇生产过程中成型性差，易粉化的问题进行深入研究，结果发现，有机碱能够改善聚乙烯醇的成型性。
故而，本发明的目的之一在于保护有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用。
所述聚乙烯醇是指由聚乙酸乙烯酯醇解而得的聚合物(“化学化工大辞典”，化学化工大辞典编委会、化学工业出版社辞书编辑部，北京：化学工业出版社，2003年1月第1次印刷，第1285页，公开日2003年1月31日)。
本发明中，所述粉化是指粉状化的现象。
优选的，所述有机碱包括甲醇钠。
优选的，所述聚乙烯醇的粘度为100-300mPa·s。
本发明的目的还在于保护提高聚乙烯醇成型性的生产方法，包括聚合和醇解工序，醇解工序采用催化剂为有机碱，所述聚乙烯醇的粘度为100-300mPa·s。
优选的，所述有机碱包括甲醇钠。
优选的，有机碱的用量为与聚合工序得到的醋酸乙烯酯共聚物的摩尔比为25：100-35：100。
本发明的有益效果在于：
本发明解决了聚乙烯醇成型性问题。
采用本发明的方法进行生产，聚乙烯醇的成型效果较好。
本发明的制备方法简单，有利于实现聚乙烯醇的产业化生产。
附图说明
图1为实施例1-6的醇解后图片；
图2为对比例1的醇解后图片。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
制备聚乙烯醇，具体步骤如下：
向三口玻璃烧瓶中按照67.5:2:0.5:30质量比加入醋酸乙烯酯、衣康酸、季戊四醇三烯丙基醚和甲醇，然后加入醋酸乙烯酯质量0.02％的过氧化新癸酸叔丁酯，于60℃下反应5h；
随后将聚合液在75℃下精馏提纯，得到纯度为99.0％以上的醋酸乙烯酯共聚物；
接着将该共聚物配制成质量浓度为22.0％的甲醇溶液，然后将该甲醇溶液与浓度为30wt％的甲醇钠-甲醇溶液混合(混合比例为甲醇钠与醋酸乙烯酯共聚物的摩尔比为30：100)，并在40℃下醇解0.6h；
二者混合7min后，混合物由液相凝胶成固相，20min后甲酯析出，固相成型较硬，醇解反应完全后，固液相完全分离成型且较硬(如图1所示)；
将成型成块的聚乙烯醇产物切成小方块，放入粉碎机进行粉碎，最后将粉碎后的粉末用无水乙醇溶液洗涤数次后于85℃下真空烘干6h，得到白色粉末状颗粒物。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：改性单体为甲基丙烯酸。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：改性单体为马来酸。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：改性单体为巴豆酸。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：改性单体为丙烯酸。
对比例1
制备聚乙烯醇，具体步骤为：
向三口玻璃烧瓶中按照67.5:2:0.5:30质量比加入醋酸乙烯酯、衣康酸、季戊四醇三烯丙基醚和甲醇，然后加入醋酸乙烯酯质量0.02％过氧化新癸酸叔丁酯，60℃下反应5h；
随后将聚合液在75℃下精馏提纯，得到纯度为99.0％以上的醋酸乙烯酯共聚物；
接着将该共聚物配制成质量浓度为22.0％的甲醇溶液，然后将该甲醇溶液与浓度为30wt％的氢氧化钠-甲醇溶液混合(混合比例为氢氧化钠与醋酸乙烯酯共聚物的摩尔比为30：100)，并在40℃下醇解0.6h；
二者混合10min后，开始发生相变，固体小颗粒逐渐从液相析出，呈悬浮状(如图2所示)；醇解完成后，将产物用无水乙醇溶液洗涤数次后于85℃下烘干6h，得到白色微粉状物质。
性能检测
检测实施例1及对比例1得到的颗粒物的粘度，结果如表1所示；
其中，粘度的检测方法为：将待测样品配制成质量分数4％的水溶液，在温度为20℃条件下，用Brookerfield粘度计测试水溶液的粘度。
表1性能检测结果
来源 粘度/(mPa.s)
实施例1 280
实施例2 220
实施例3 260
实施例4 200
实施例5 198
实施例6 290
对比例1 150
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.有机碱在改善聚乙烯醇成型性中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机碱包括甲醇钠。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述聚乙烯醇的粘度为100-300mPa·s。
4.提高聚乙烯醇成型性的生产方法，包括聚合和醇解工序，其特征在于，醇解工序采用催化剂为有机碱，所述聚乙烯醇的粘度为100-300mPa·s。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述有机碱包括甲醇钠。
6.根据权利要求4或5所述的生产方法，其特征在于，有机碱的用量为与聚合工序得到的醋酸乙烯酯共聚物的摩尔比为25：100-35：100。
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