[发明专利]用于制造聚合物，涂覆电极及缔合的聚合物和电极的方法

说明书

背景

离子交换聚合物在许多应用中有用，例如，制作用于离子分离过程的离子交换膜或涂层。生产离子交换聚合物的一般技术涉及使非离子，非水溶性的二乙烯式交联剂(例如，二乙烯基苯)与单体(比如苯乙烯)在非水性溶剂(比如二乙基-苯)中聚合。生成的固态聚合物(例如薄片状或薄膜状)用溶剂(比如二氯乙烷(ethylene dichloride))平衡或洗涤若干次，以除去并替换所述二乙基-苯溶剂。在期望阳离子交换膜的地方，随后使所述薄膜与三氧化硫和二氯乙烷的溶液反应以形成磺酸基，该磺酸基在用甲醇洗涤并用碳酸氢钠中和时赋予所述聚合物强碱性的离子交换性质。非水溶性单体以及在非水性溶剂中进行的聚合反应和随后的反应，使化学处理难题与伴随的有机溶剂损失不可避免。

已开发出在水性溶剂体系中可聚合的水溶性交联剂来克服上述难题。聚合物的交联通过两种单体之间的缩合反应发生而且与聚合同时发生，因此不需要二乙烯式单体。同时，消除了石油衍生的溶剂的开支及其处理的难题。

但是，大多数目前可用的水溶性交联剂昂贵且环境不友好。同时，一些应用，例如，超级电容器电极，优选具有低电阻，低溶胀率及良好的涂层形态并且可被涂覆以降低能量消耗并提高电极的电流效率的聚合物。

因而，期望具有从水溶性，便宜且环境友好的材料制造低溶胀率的聚合物的方法，以及用此聚合物涂覆电极以减小电极的电阻并提高电流效率的方法。

简述

根据本文描述的实施方案，提供一种方法，该方法包含：使包含至少两个酰胺基的单体，式(a)的单体与磺酸或磺酸盐单体共聚，其中R¹为CH₃或H。

根据本文描述的实施方案，也提供通过以上方法制造的聚合物及包含该聚合物的薄膜。

根据本文描述的实施方案，提供涂覆电极的方法，该方法包含：提供电极；提供自由基引发剂、包含至少两个酰胺基的单体、式(a)的单体与磺酸或磺酸盐单体的溶液；用所述溶液润湿所述电极；并加热润湿的电极；借此使包含至少两个酰胺基的单体、式(a)的单体和磺酸或磺酸盐单体共聚；其中R¹为CH₃或H。

根据本文描述的实施方案，提供通过以上方法涂覆的电极。

详述

本文用在整个说明书和权利要求中的近似语可用来修改任何数量的表达，所述表达可允许改变而不引起与其相关的基本功能的变化。因此，通过术语(比如″约″或″实质上″)修饰的值，不应限于指定的精确值。在一些情况下，近似语可相当于测量该值的仪器的精度。

根据本文描述的实施方案，提供一种方法，该方法包含：包含使包含至少两个酰胺基的单体、式(a)的单体和磺酸或磺酸盐单体共聚；其中R¹为CH₃或H。

另一方面，提供通过所述方法制造的聚合物和包含该聚合物的薄膜。

根据本文描述的实施方案，提供涂覆电极的方法，该方法包含：提供电极；提供自由基引发剂、包含至少两个酰胺基的单体、式(a)的单体与磺酸或磺酸盐单体的溶液；用所述溶液润湿所述电极；并加热该润湿的电极；借此使包含至少两个酰胺基的单体、式(a)的单体和磺酸或磺酸盐单体共聚；其中R¹为CH₃或H。

根据本文描述的实施方案，提供通过以上方法涂覆的电极。

式(a)的合适的单体单元是例如水溶性的乙烯式不饱和化合物，该化合物可通过自由基聚合并含有N-羟甲基(-NH-CH₂OH)或其醚化的衍生物(-NH-CH₂OR，其中R＝C₁-C₆烷基)。优选的单体单元是N-羟甲基丙烯酰胺(N-(羟甲基)丙烯酰胺，NMA)、N-羟甲基甲基丙烯酰胺(NMMA)、N-(异丁氧基甲基)-丙烯酰胺(IBMA)、N-(异丁氧基甲基)-甲基丙烯酰胺以及N-(正丁氧基甲基)-丙烯酰胺(NBMA)。尤其优选的单体单元是N-羟甲基丙烯酰胺和N-(异丁氧基甲基)-丙烯酰胺。

在一些实施方案中，所述磺酸或磺酸盐单体具有式(b)：

其中