【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及電池，特別涉及到一種聚丙烯酸酯水性分散體、纖維素基強化隔膜及其制備方法與應用。
技術介紹
1、鋰離子電池因其高能量密度、長循環(huán)壽命等優(yōu)勢，在電動汽車、儲能等領域得到廣泛應用。其中隔膜是電池中的關鍵部件，作為電極之間的物理屏障，防止短路，并通過其納米級微孔結(jié)構(gòu)為電解質(zhì)離子提供高效傳輸通道，尤其是隔膜的熱穩(wěn)定性和機械強度對電池性能起著至關重要的作用。傳統(tǒng)聚烯烴基隔膜雖然具有較好的機械強度，但其在高溫下易收縮、融化，存在較大的熱失控風險。相比之下，纖維素基隔膜憑借其來源廣泛、環(huán)保及優(yōu)良的親水性，成為一種具有潛力的替代材料。纖維素隔膜的親液性有助于電解質(zhì)離子的傳導，提升電池的離子電導率和循環(huán)性能。然而，纖維素隔膜在機械強度和熱穩(wěn)定性方面存在不足，無法完全滿足高能量密度電池的要求。為進一步解決上述的技術問題，可以通過在纖維素隔膜上涂覆功能性聚合物材料(如聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯等)能夠有效增強隔膜的機械強度和熱穩(wěn)定性。然而，聚偏氟乙烯的電解質(zhì)親和性和環(huán)境友好性較差，也不利于與纖維素基材的相容。市售的聚丙烯酸酯是其中大多只含有非極性的軟硬單體，可以用于增加纖維素隔膜的強度，但制備得到的纖維素隔膜仍存在電導率不足的問題。cn111326697a通過在隔膜基材上涂布涂層組合物，該組合包括陶瓷顆粒、納米纖維素纖維、溫敏性顆粒、分散劑、粘結(jié)劑和水性溶劑，涂層中含有耐高溫的陶瓷顆粒和納米纖維素纖維，納米纖維素纖維在涂層內(nèi)能夠形成穩(wěn)定三維網(wǎng)絡的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高了耐高溫性能同時提高了機械性能，涂層中有復雜的顆粒填料雖然有利于增強各類性能，但可能
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的問題，本專利技術的首要目的在于提供一種聚丙烯酸酯水性分散體。
2、本專利技術的又一目的在于提供一種纖維素基強化隔膜。
3、本專利技術的又一目的在于提供一種纖維素基強化隔膜的制備方法。
4、本專利技術的再一目的在于提供上述纖維素基強化隔膜的應用。
5、本專利技術的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：
6、一種聚丙烯酸酯水性分散體，包括組分a和組分b，所述組分a為極性單體通過溶液共聚得到，所述組分b為非極性單體和極性單體通過乳液共聚得到。
7、優(yōu)選地，所述組分a與組分b的質(zhì)量比為1：0.5～1：2。
8、優(yōu)選地，所述組分a的極性單體包括丙烯酸單體及以下單體中的至少兩種：丙烯腈、丙烯酰胺、β-丙烯酰氧基丙酸和醋酸乙烯酯。
9、優(yōu)選地，組分a中丙烯酸單體占極性單體的質(zhì)量百分比為30～80％。
10、優(yōu)選地，所述組分a制備步驟如下：將極性單體混合得到混合單體，混合單體加入中和劑中和約50％的羧基后加入溶劑、引發(fā)劑，除氧環(huán)境下進行溶液共聚，聚合后將組分a調(diào)節(jié)至中性。
11、所述中和劑為lioh；
12、所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀，引發(fā)劑添加量為混合單體總質(zhì)量的0.5～1％，溶劑為水。
13、所述溶液共聚的溫度為65～80℃。
14、優(yōu)選地，所述組分b的極性單體包括以下單體中的至少一種：丙烯酸、甲基丙烯酸和β-丙烯酰氧基丙酸，非極性單體包括以下單體中的至少兩種：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯和苯乙烯。
15、優(yōu)選地，所述組分b中極性單體的質(zhì)量百分比為10％～20％。
16、優(yōu)選地，所述組分b制備步驟如下：將極性單體與非極性單體預混合得到預混合單體，加入乳化劑和分散劑水后乳化得到預乳液，在部分預乳液中加入引發(fā)劑得到種子預乳液，升溫并在除氧環(huán)境下進行種子乳液聚合，之后滴加剩余預乳液并再次升溫進行后續(xù)乳液聚合反應，得到組分b。
17、進一步地，所述種子乳液聚合時乳液用量為預乳液的40～50wt％，溫度為65～75℃，時間為10～30min。
18、進一步地，所述剩余預乳液滴加時間為1～2小時，溫度為70～85℃，時間為2～3小時。
19、優(yōu)選地，所述乳化劑為壬基酚聚氧乙烯醚-10(op-10)與十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)中的至少一種，添加量為預混合單體總質(zhì)量的4～8％；引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀，添加量為預混合單體總質(zhì)量的0.5～1％。
20、一種纖維素基強化隔膜，包括纖維素膜基材和強化涂層，其中，所述強化涂層為上述的聚丙烯酸酯水性分散體，涂覆于所述纖維素膜基材的至少一面。
21、優(yōu)選地，所述纖維素膜基材選自以下多微孔膜中的一種：再生纖維素膜、醋酸纖維素膜、乙基纖維素膜、羧甲基纖維素膜。
22、上述纖維素基強化隔膜的制備方法，包括如下步驟：
23、(1)配置聚丙烯酸酯水性分散體：按照比例將組分a和組分b混合，適當稀釋并充分攪拌使分散體混合均勻且穩(wěn)定；
24、(2)強化隔膜制備：纖維素膜基材和聚丙烯酸酯水性分散體通過涂覆結(jié)合，干燥使聚丙烯酸酯水性分散體固化在基材表面，洗滌、再次干燥至恒重，獲得纖維素基強化隔膜。
25、優(yōu)選地，步驟(1)所述稀釋所用的稀釋劑為去離子水和無水乙醇的混合物，乙醇的體積分數(shù)為20vol％～50vol％。
26、步驟(1)所述攪拌的速率為100rpm～500rpm，攪拌時間為10～15h。
27、步驟(1)中分散體的固含量為3～30％，ph為6～8。
28、優(yōu)選地，將步驟(1)得到的分散體在常溫真空條件下靜置脫泡后備用。
29、優(yōu)選地，步驟(2)中的涂覆方式為浸涂、旋涂、輥涂或線棒涂覆中的一種。
30、步驟(2)中的干燥為真空干燥，溫度為80～100℃，真空處理時間為3～5h，真空度為-0.0999～-0.093mpa。
31、步驟(2)中的洗滌液為去離子水和無水乙醇的混合物，乙醇的體積分數(shù)為20vol％～50vol％，洗滌方式為沖洗或超聲洗滌。
32、步驟(2)洗滌后再次干燥為真空干燥，溫度為40～60℃，真空處理時間為1～2h，真空度為-0.0999～-0.093mpa。
33、優(yōu)選地，涂覆后及時去除表面多余的分散體，防止過量分散體固化堵塞孔隙。
34、上述的纖維素基強化隔膜在鋰離子電池中的應用。
35、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術具有如下優(yōu)點及有益效果：
36、(1)本專利技術中使用的聚丙烯酸酯水性分散體強化劑具備很好的水性化分散能力，與纖維素基材相容性好，有利于涂覆強化。同時分散體具備大量極性單體，形成氫鍵網(wǎng)絡有利于強化纖維素基材的機械性能和耐熱性能。此外豐富的羧基和氰基等有利于提升隔本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，包括組分A和組分B，所述組分A為極性單體通過溶液共聚得到，所述組分B為非極性單體和極性單體通過乳液共聚得到。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分A與組分B的質(zhì)量比為1：0.5～1：2。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分A的極性單體包括丙烯酸單體及以下單體中的至少兩種：丙烯腈、丙烯酰胺、β-丙烯酰氧基丙酸和醋酸乙烯酯；
4.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分B的極性單體包括以下單體中的至少一種：丙烯酸、甲基丙烯酸和β-丙烯酰氧基丙酸；
5.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分B中極性單體的質(zhì)量百分比為10～20％。
6.一種纖維素基強化隔膜，其特征在于，包括纖維素膜基材和強化涂層，所述強化涂層為將權利要求1～5任一項所述的聚丙烯酸酯水性分散體涂覆于所述纖維素膜基材的至少一面。
7.根據(jù)權利要求6所述的纖維素基強化隔膜，其特征在于，所述纖維素膜基材選自以
8.權利要求6或7所述的纖維素基強化隔膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
9.根據(jù)權利要求8所述的纖維素基強化隔膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的涂覆方式為浸涂、旋涂、輥涂或線棒涂覆中的一種。
10.權利要求6或7所述的纖維素基強化隔膜在鋰離子電池中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，包括組分a和組分b，所述組分a為極性單體通過溶液共聚得到，所述組分b為非極性單體和極性單體通過乳液共聚得到。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分a與組分b的質(zhì)量比為1：0.5～1：2。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分a的極性單體包括丙烯酸單體及以下單體中的至少兩種：丙烯腈、丙烯酰胺、β-丙烯酰氧基丙酸和醋酸乙烯酯；
4.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分b的極性單體包括以下單體中的至少一種：丙烯酸、甲基丙烯酸和β-丙烯酰氧基丙酸；
5.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯酸酯水性分散體，其特征在于，所述組分b中...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：胡繼文，龔子洋，周仁杰，李煒樂，劉洋，黎偉欣，韓亞芳，桂雪峰，
申請(專利權)人：中科院廣州化學有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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