[发明专利]制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法及其应用

说明书

本发明提出了制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法及其应用。制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法包括：(1)将含氟聚合物粉料加入到含醇溶液中，并研磨分散成第一分散液；(2)向第一分散液加入碱溶液并恒温处理，得到第二分散液；(3)对第二分散液进行水洗和中和处理；(4)向中和处理后的第二分散液加入交联剂和水溶性聚合物并加热处理，得到亲水改性含氟聚合物颗粒。本发明所提出的制备方法，可以对含氟聚合物颗粒表面进行亲水性改性之后再通过交联剂与水溶性聚合物交联成一体，如此，包括该亲水改性含氟聚合物颗粒的水性含氟聚合物涂料，无需添加表面活性剂和溶剂也可实现水性分散，且涂覆均匀无针孔等弊病。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜改性技术领域，具体的，本发明涉及制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法及其应用，更具体的，本发明涉及制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法、水性含氟聚合物涂料。

背景技术

含氟聚合物涂层应用在非水型电化学装置(如锂离子电池和双电层电容器)中，可以在多孔基片上提供一种微米级多孔涂层，该涂层具有热粘结性、凝胶化功能和良好的电化学稳定性。由于氟聚合物涂层可提高多孔隔膜的耐热性和机械完整性，还可降低界面阻抗，所以成为制备聚合物涂层隔膜的优良材料。

现阶段，含氟聚合物成膜工艺一般采用溶剂法或水性涂料涂覆法，其中，溶剂法采用的溶剂存在污染严重、生产速度慢且涂布成本高的问题。而水性涂料涂覆法成膜，水性含氟聚合物涂料的制备其关键，且含氟聚合物为亚微米级颗粒的硬团聚体，需要将含氟聚合物分散后才能均匀地涂布。虽然，可以通过表面活性剂、极性溶剂等改善含氟聚合物的润湿性和分散性，但是，过量的表面活性剂会造成涂料泡沫较多、涂层容易产生针孔等问题，并且，干燥后表面活性剂还会富集于涂层表面导致涂层可粘结性变差，涂覆后的隔膜中残存的溶剂或小分子表面活性剂还容易在高电位部位发生分解，而且，制作出的器件易产生胀气分层等弊病而影响到锂离子电池和电容器的使用寿命和安全性。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明的发明人在研究过程中，提出一种不含小分子表面活性剂、不含醚类表面活性剂且不含溶剂类助分散剂的水性含氟聚合物涂料，其中，涂料中的含氟聚合物颗粒表面亲水改性后与水溶性聚合物交联成一体，不仅可使水性含氟聚合物涂料不含表面活性剂和溶剂而稳定性更好、泡沫更少，从而使涂料形成的涂层表观更均匀、无孔、粘结性更好且电化学稳定性优良。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备亲水改性含氟聚合物颗粒的方法。

根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)将含氟聚合物粉料加入到含醇溶液中，并研磨分散成第一分散液；(2)向所述第一分散液加入碱溶液并恒温处理，得到第二分散液；(3)对所述第二分散液进行水洗和中和处理；(4)向所述中和处理后的第二分散液加入交联剂和水溶性聚合物并加热处理，得到所述亲水改性含氟聚合物颗粒。

采用本发明实施例的制备方法，可以对含氟聚合物颗粒表面进行亲水性改性之后再通过交联剂与水溶性聚合物交联成一体，如此，包括该亲水改性含氟聚合物颗粒的水性含氟聚合物涂料，无需添加表面活性剂和溶剂也可均匀地涂覆后无孔，且水性含氟聚合物涂料的稳定性更好、泡沫更少并且涂覆后形成的涂层粘结性更好。

另外，根据本发明上述实施例的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述含醇溶液中的聚合物为聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚丙二醇、聚氧化丙烯和聚乙烯醇中的至少一种，且所述含醇溶液中的溶剂为乙醇和水中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述含氟聚合物粉料与所述含醇溶液中的聚合物的质量比为1：(0～0.02)，且所述第一分散液中颗粒的平均粒径为0.2～10.0微米。

根据本发明的实施例，所述碱溶液的浓度为0.01～0.1mol/L，且所述第一分散液中的颗粒质量与所述碱溶液的体积之比为1：(2～4)，并且，所述恒温处理的温度为60～90摄氏度且搅拌10～60分钟。