[发明专利]含氟聚合物组合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于增溶含氟聚合物的组合物。本发明还涉及所获得的含氟聚合物组合物、用于其制备的方法及其用途。本发明还是该含氟聚合物组合物用于涂料应用的用途。

发明背景

在许多技术领域中会遇到含氟聚合物例如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯。

使用聚四氟乙烯(PTFE)，四氟-乙烯的合成含氟聚合物，作为非粘涂层用于锅和其他的烹调用具；在电缆和连接器组件中作为绝缘体并且作为用于在微波频率下使用的印刷电路板的材料。经常将它在用于反应性的和腐蚀性的化学品的容器和管道工程中使用。

聚偏二氟乙烯(PVDF)可以用作管道产品、片、管、薄膜、板、膜、粉末涂料、泡沫和接线绝缘体。可以将它注射、模制或焊接，并且通常将它用于化学品，半导体，光伏板，以及锂离子电池中。

在不同的应用中有时存在将含氟聚合物增溶的步骤，尤其当将该含氟聚合物在电池中使用，或者制造用于滤水膜时。

随着对电池供电的电子设备需求的不断增加，存在对具有高比能的、可充电的电化学电池需求的相应的增加。

锂离子二次电池与传统的镍镉二次电池相比具有高电压和高容量。具体地，当使用锂过渡金属复合氧化物例如LiCoO₂和LiMn₂O₄作为阴极活性材料并且使用含碳材料例如石墨和碳纤维作为阳极活性材料时，可以获得高电压和高容量，并且不会发生副作用(例如短路)。因此，广泛使用锂二次电池作为用于移动电子设备例如便携式电话、笔记本电脑、数字式照相机，等等的电源。

总体而言，通过在金属薄膜上施用由活性材料和聚合粘合剂组成的浆料、干燥该浆料并且压制该薄膜来制备锂二次电池。尽管多种树脂已被用作粘合剂，通常使用基于氟的树脂，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)，这种树脂在材料集电体和活性材料上附着良好。

为了制备该浆料，通常将该聚合粘合剂溶解在溶剂中以形成在溶剂中具有从约1％至15％粘合剂的溶液。粘合剂溶液典型地使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)配制。NMP被认为是最有效的。

然而，对操作员和环境的安全风险受到永久性的关注。在欧洲，从2009年6月起NMP将被标为Mutagen Cat 2/Reprotoxic R61并且NMP被列入有毒物质排放清单报告(SARA标题III313部分)中。存在对呈现良好的安全性和/或环境特征(profile)的其他溶剂的需要。

在CN1277236-A和CN1120210-C中，开发了粘合剂配方，该配方由以下各项组成：3wt.％-15wt.％的聚偏二氟乙烯树脂，85wt.％-95wt.％的N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺，以及作为偶联剂的1wt.％-5wt.％的γ-氨基丙基三乙氧基硅氧烷，γ-丙基甲基丙烯酸酯三甲氧基硅氧烷或乙氨基酰氨丙基三甲氧基硅氧烷。

US2005048368-A1、JP2005072009-A、CN1591939-A、KR2005023179-A和CN100411232-C涉及一种隔膜配方；使用的有机溶剂由以下各项组成：二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，二甲基乙酸酯，丙酮，和/或N-甲基-2-吡咯烷。二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺也被归类为CMR(致癌性/诱变性/生殖毒性)。

KR2003047038-A开发了用于锂电池的复合粘合剂。该复合电极粘合剂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚酰亚胺。优选地该聚酰亚胺是20％的聚酰亚胺溶液，该溶液通过将均苯四酸二酐与4，4’-二氨基苯基醚以1/1的比率混合并将该混合物溶解在N-甲基吡咯烷酮中来制备。

JP2002246029-A、WO200273720-A2、AU2002257642-A1和AU2002257642-A8描述了新的粘合剂组合物，该组合物包含溶解在特定的有机溶剂中的氟-树脂-A和完全或部分地不在该有机溶剂中溶解的树脂-B。氟-树脂-A包含氟-聚合物-A1(其8wt.％的N-甲基比咯烷酮溶液具有0.3-20Pa.s的粘度)以及氟-聚合物-A2(其中结合了极性基团)。A/B的重量比是99/1至1/99。

用于锂电池的基于聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)的膜在膜科学杂志(2008)，310(1+2)，349-355(Journal of Membrane Science(2008)，310(1+2)，349-355)中进行披露。通过相转化，使用聚(乙二醇)作为添加剂并且使用THF、丙酮或DMF作为溶剂来制备聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVdF-HFP)共聚物膜。