一种丙烯酸酯梳状物分散剂及制备方法

技术领域

本发明涉及二次电池材料领域，具体涉及一种分散剂及该分散剂的制备方法。

背景技术

电池是新能源汽车以及可再生能源储能项目中的关键物资。近年来无论是储能领域还是新能源电动车领域对电池的需求都急剧上升。对于电池生产商来讲，提升电池的产能成了刻不容缓的问题。电池产能的提升可以通过提高各个生产工序的速度来实现，其中涂布工序是提速的关键步骤。涂布中所用到的高固含的浆料，粘度较高，流动性较差，在涂布的过程中，往往会在基材上出现颗粒以及刮痕，大大影响了该工序的产出速度。

故此，为了改善浆料特性，提升高固含浆料的涂布速度，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供成本低廉、性能优异、工艺简单、环境友好的一种丙烯酸酯梳状物分散剂及制备方法。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种丙烯酸酯梳状物分散剂，由以下重量百分比的组分聚合而成，各组分为：

单体A1-15%

单体B1-30%

单体C1-15%

单体D1-30%

链转移剂0.1-3%

引发剂0.1-3%

溶剂35-70%

单体A选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸丁氟丙酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、3-乙基-3-环氧丙基丙烯酸甲酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、1, 6-乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯和丙烯酸十七烷基酯中的一种或几种；

单体B选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸椰子油酸酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、三环葵醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、l, 4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烯丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种；

单体C选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、乙烯磺酸盐、苯乙烯磺酸盐和乙烯磷酸盐中的一种或几种；

单体D选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N, N-二甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、羟丙基丙烯酰胺、乙烯基咪唑、乙烯基己内酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、β-胺基乙基丙烯酸盐酸盐、β-胺基乙基丙烯酸硫酸盐、N, N-二甲胺基乙基丙烯酸酯、N, N-二甲胺基乙基丙烯酸盐酸盐、N, N-二甲胺基乙基丙烯酸硫酸盐、β-胺基乙基甲基丙烯酸盐酸盐、β-胺基乙基甲基丙烯酸硫酸盐、N, N-二甲胺基乙基甲基丙烯酸盐酸盐、N-乙烯基吡啶盐、N-乙烯吡咯烷酮和N-丙烯酰吗啉中的一种或几种；

链转移剂选自2-巯基乙醇、正丁基硫醇、叔丁基硫醇、十二烷基硫醇、甲基丙烯磺酸钠、异丙醇、四氯化碳和碘仿中的一种或几种；

引发剂选自异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和苯甲酰中的一种或几种；

溶剂选自N-甲基吡咯烷酮。

所述丙烯酸酯梳状物分散剂的重均分子量为5000-500000。

一种丙烯酸酯梳状物分散剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

a、混合单体溶液的配制：将单体A、单体B、单体C、单体D、链转移剂和质量比例10-30%的溶剂加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为100-500转/分钟，搅拌时间为5-30min，得到混合单体溶液；

b、引发剂溶液的配制：取引发剂溶解在质量比例5-30%的溶剂中，得到引发剂溶液；

c、将剩余的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为10-400转/分钟，加热至50-90℃，加入1-20%混合单体溶液和1-20%引发剂溶液，保温0.5-2h，滴加剩余的引发剂溶液和混合单体溶液，2-10h滴完，继续保温1-4h，降温过滤，得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

本发明所述的丙烯酸酯梳状物分散剂主要应用于锂电池正极材料中，该分散剂在加入量很小的情况下，也能起到提高浆料固含，降低浆料的粘度，增强浆料稳定性的作用。对锂电池厂家而言，该产品不但大大提高了锂电池正极匀浆和极片涂布的效率，还能起到降本增效的作用。此外本发明制备工艺简单，反应条件温和，对环境友好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

a、混合单体溶液的配制：将1g的丙烯酸甲酯、29g的甲基丙烯酸异丁酯、2g的丙烯酸、27g羟甲基丙烯酰胺、0.3g的2-巯基乙醇和4.4g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为130转/分钟，搅拌时间为29min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取0.7g的苯甲酰溶解在10.8g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余的24.8g的N-甲基吡咯烷酮加入到反应釜中，机械搅拌，转速为40转/分钟，加热至55℃，加入3.4g混合单体溶液和0.6g引发剂溶液，保温1.5h后，滴加剩余的引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为9h，保温反应1.2h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例2

a、混合单体溶液的配制：将4g的丙烯酸丁酯、22g的甲基丙烯酸叔丁酯、5g的甲基丙烯酸、22g甲基丙烯酰胺、0.4g的2-巯基乙醇和5.9g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为170转/分钟，搅拌时间为27 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取0.9g的苯甲酰溶解在11.4g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余28.4g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为160转/分钟，加热至53℃，加入3.5g混合单体溶液和0.7g引发剂溶液，保温1.8h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为3h，保温反应3h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例3

a、混合单体溶液的配制：将5g的丙烯酸乙酯、21g的甲基丙烯酸十二烷基酯、6g的马来酸、19g乙烯基己内酰胺、0.6g的十二烷基硫醇和6.2g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为310转/分钟，搅拌时间为10 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取1g的偶氮二异庚腈溶解在8.5g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余32.7g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为260转/分钟，加热至74℃，加入4.4g混合单体溶液和0.8g引发剂溶液，保温1.7h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为2h，保温反应3.4h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例4

a、混合单体溶液的配制：将7g的丙烯酸异冰片酯、20g的甲基丙烯酸十八烷基酯、8g的富马酸、17gβ-胺基乙基丙烯酸盐酸盐、1g的十二烷基硫醇和7.3g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为490转/分钟，搅拌时间为7 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取1.3g的偶氮二异庚腈溶解在5.9g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余32.5g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为380转/分钟，加热至85℃，加入12.2g混合单体溶液和1g引发剂溶液，保温1.9h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为5h，保温反应1.9h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例5

a、混合单体溶液的配制：将9g的丙烯酸异辛酯、16g的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯、6g的甲基丙烯酸、3g的丙烯酸、12g羟丙基丙烯酰胺、1.2g的甲基丙烯磺酸钠和10.8g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为220转/分钟，搅拌时间为21 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取1.6g的偶氮二异丁腈溶解在5.1g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余35.3g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为180转/分钟，加热至58℃，加入9.5g混合单体溶液和1g引发剂溶液，保温1.1h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为6h，保温反应1.8h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例6

a、混合单体溶液的配制：将8g的丙烯酸十七烷基酯、3g丙烯酸甲酯、15g的甲基丙烯酸仲丁酯、10g的苯乙烯磺酸盐、5g丙烯酰胺、1g的2-巯基乙醇、1.2g的甲基丙烯磺酸钠和12.1g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为370转/分钟，搅拌时间为9 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取1.8g的偶氮二异丁腈溶解在4.4g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余38.5g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为290转/分钟，加热至78℃，加入13.9g混合单体溶液和1.1g引发剂溶液，保温1.3h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为1h，保温反应3.9h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

实施例7

a、混合单体溶液的配制：将12g的丙烯酸苄酯、11g的甲基丙烯酸缩水甘油酯、13g的马来酸、3gN-羟乙基丙烯酰胺、2.3g的叔丁基硫醇和14.2g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为430转/分钟，搅拌时间为8 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取2g的异丙苯过氧化氢溶解在4.0g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余38.5g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为320转/分钟，加热至80℃，加入15.4g混合单体溶液和1.1g引发剂溶液，保温0.9h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为7h，保温反应1.7h，降温后即可得到丙烯酸酯聚合物分散剂。

实施例8

a、混合单体溶液的配制：将14g的丙烯酸羟丙酯、9g的甲基丙烯酸异冰片酯、14g的甲基丙烯酸、1gN, N-二甲胺基乙基丙烯酸硫酸盐、2.9g的叔丁基硫醇和16.4g的N-甲基吡咯烷酮，加入混合单体釜中，用搅拌机混合，搅拌速度为260转/分钟，搅拌时间为19 min，得到混合单体溶液。

b、引发剂溶液的配制：取2.5g的异丙苯过氧化氢溶解在3.4g的N-甲基吡咯烷酮中。

c、将剩余36.8g的溶剂加入到反应釜中，机械搅拌，转速为200转/分钟，加热至69℃，加入11.1g混合单体溶液和1.2g引发剂溶液，保温0.5h后，滴加引发剂溶液和混合单体溶液，滴加时间为8h，保温反应1.6h，降温后即可得到丙烯酸酯梳状物分散剂。

浆料制备：

1、对比例：

第一步：制备粘结剂胶液，

第二步：在搅拌罐中加入粘结剂胶液、导电剂和N-甲基吡咯烷酮，使用匀浆机搅拌匀浆至无颗粒，搅拌时间1~2小时。

第三步：在搅拌罐中加入正极材料和剩余的N-甲基吡咯烷酮。使用匀浆机搅拌匀浆至无颗粒，搅拌时间2~3小时。

第四步：匀浆结束后，浆料冷却降温。

、实施例1~8

第一步：制备粘结剂胶液，

第二步：在搅拌罐中加入粘结剂胶液、导电剂、分散剂(实施例1~8中制备的分散剂，分散剂用量为正极材料质量比例的0.2%)和N-甲基吡咯烷酮，使用匀浆机搅拌匀浆至无颗粒，搅拌时间1~2小时。

第三步：在搅拌罐中加入正极材料和剩余的N-甲基吡咯烷酮。使用匀浆机搅拌匀浆至无颗粒，搅拌时间2~3小时。

第四步：匀浆结束后，浆料冷却降温。

测试结果：

此表1浆料测试结果表明，空白浆料粘度较大，不易涂布。加入实施例1-8制备的分散剂用量为正极材料质量比例的0.2%，可以显著降低浆料的粘度，从而提升浆料的涂布效果。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。