[发明专利]一种接枝共聚型聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接枝共聚型聚合物及其制备方法，用于制备凝胶聚合物电解质，涉及有机合成和聚合物加工两个领域。

背景技术

电解质是构成锂离子电池的成分之一，电解质材料分为有机液体电解质、全固态电解质和凝聚聚合物电解质三种类型。固体聚合物电解质由于其非挥发性、低毒性、可得到的高能量密度，固体聚合物电解质体系典型地具有所要求的的机械性能，且实际操作上易于加工成任何形状或尺寸等优点，但由于聚合物分子较大的受限运动而固有地拥有较低的传导性。室温时，对储能装置来说，普遍接受的离子传导率为10^-3S/cm。在固体体系中，离子传递固有的内在局限性使得固体体系达到这种离子传递水平是不可能的。

现有的聚合物的相容性不够好，与金属锂电极的界面阻抗不够低。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种接枝共聚型聚合物及其制备方法。

技术方案

本发明的思想是：甲基丙烯酸甲酯(MMA)中有一羰基侧基，与碳酸酯类增塑剂中的羰基氧有很强的作用，因此在聚合物基体中如果有甲基丙烯酸甲酯片断就能够包容大量的液体电解质，取得很好的相容性，另外，甲基丙烯酸甲酯片断与锂电极有较好的界面稳定性，与金属锂电极的界面阻抗低。另外，在聚合物中引入乙氧基团有利于电解质中锂盐的解离，因此，我们用甲基丙烯酸甲酯与马来酸酐(MAn)共聚，然后在马来酸酐组分上接枝聚乙二醇单甲醚(PEGME)，合成得到聚乙氧基团接枝的聚合物。

本发明的技术特征在于：接枝共聚型聚合物的合成配方为丙烯型共聚物1.0mol，聚乙二醇单甲醚2.0mol，甲醇500ml。

所述的丙烯型共聚物的组份为：甲基丙烯酸甲酯17g-19g，马来酸酐16g-18g，溶剂350mL-360mL，引发剂0.0036g-0.0040g；其中所述的甲基丙烯酸甲酯与马来酸酐的摩尔比为1∶1-1∶1.5。

所述的所述的溶剂采用甲苯。

所述的引发剂采用偶氮二异丁腈。

一种制备接枝共聚型聚合物的方法，其特征在于：具体步骤如下：

a)以摩尔比2∶1称取聚乙二醇单甲醚和丙烯型共聚物，并将丙烯型共聚物置于回流装置中；

b)在盛有共聚物的回流装置中加入环己酮，微热之，待溶解后再加入丁酮，环己酮和丁酮的体积比为1∶2；

c)加入聚乙二醇单甲醚，搅拌，室温至80℃之下反应24小时；

d)反应完毕后减压抽除溶剂，加入300倍过量的甲醇，在80℃下回流反应24小时，得到粗产物；

e)将粗产物以环己酮为溶剂，甲苯为沉淀剂进行重沉淀，反复沉淀4次，得到纯净的接枝共聚型聚合物。

所述的丙烯型共聚物的制备具体步骤如下：

a)在50℃-70℃时，将甲基丙烯酸甲酯和马来酸酐溶解到甲苯溶剂中；

b)待其完全溶解后，将单体甲基丙烯酸甲酯与甲苯的混合溶液逐滴滴入上述溶液中，大约在1小时-2小时滴完；

c)在80℃-100℃恒温下反应8小时-10小时，环境为氩气保护；

d)将所得的产物用石油醚和80℃热水分别洗三次，在真空烘箱中干燥至恒重即得到丙烯型共聚物。

有益效果

本发明提供的接枝共聚型聚合物为基体制备的出凝聚聚合物电解质，具有高的离子电导率、化学电化学稳定性好、电性能优良及尺寸空间稳定性好的。本发明提供的接枝共聚型聚合物的制备方法工艺可行，易于实现。

附图说明

图1：为接枝聚合物的合成工艺流程图

图2：为丙烯型共聚物的合成工艺流程图

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

制备丙烯型共聚物：将16g～18g马来酸酐、0.0036g～0.0040g偶氮二异丁腈和170mL～180mL甲苯逐次加入到四口烧瓶；将17g～19g甲基丙烯酸甲酯和70mL～80mL甲苯混合溶液注入恒压滴液漏斗中。在50℃～70℃时，使马来酸酐和偶氮二异丁腈溶解到甲苯溶液中，待其完全溶解后，逐滴将甲基丙烯酸甲酯和甲苯混合溶液滴入四口烧瓶中，大约在1小时～2小时滴完。在80℃～100℃恒温下反应8小时～10小时。将所得的产物用石油醚和80℃热水分别洗三次，在60℃～80℃的真空烘箱中干燥至恒重。即得甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐共聚物。

接枝聚合物的制备：以摩尔比2∶1称取聚乙二醇单甲醚和丙烯型共聚物。在盛有共聚物的回流装置中加入环己酮，微热之，待溶解后再加入丁酮，环己酮和丁酮的体积比为1∶2。然后加入聚乙二醇单甲醚(PEGME)，室温、搅拌，在80℃下反应24h，反应完毕，减压抽除溶剂，加入300倍过量的甲醇，在80℃下回流反应24h，及得粗产物。将粗产物以环己酮为溶剂，甲苯为沉淀剂进行重沉淀。反复沉淀4次，方得到纯净的接枝共聚型聚合物。