[发明专利]一种通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于功能光电类高分子材料技术领域，具体涉及一种通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂及其制备方法与应用。该胶粘剂包括Ⅰ组分和Ⅱ组分，其中Ⅰ组分为侧基含有苯胺基的共轭聚合物，Ⅱ组分为端基为异氰酸酯或者环氧基团的聚醚，将Ⅰ组分和Ⅱ组分混合后，Ⅱ组分中的异氰酸酯或环氧基团会和Ⅰ组分中的苯胺基生成交联网络。这种共轭胶粘剂与普通胶粘剂相比具有显著的传输电荷能力，因此应用于锂离子电池中时可以增加胶粘剂的用量，保证电极的可靠性。此外，该胶粘剂不会在外电场作用下脱掺杂，或被氧化、还原而失去共轭性，其具有极高的粘结性，因此稳定性较高，在锂离子电池以及各种传感器中有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能光电类高分子材料技术领域，具体涉及一种通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂及其制备方法与应用。

背景技术

能将同种或两种以上同质或异质的制件(或材料)连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的物质统称为胶粘剂、粘接剂或粘合剂。目前胶粘剂主要有天然高分子化合物(淀粉、动物皮胶、骨胶、天然橡胶等)、合成高分子化合物(环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯等热固性树脂和聚乙烯醇缩醛、过氯乙烯树脂等热塑性树脂，与氯丁橡胶，丁腈橡胶等合成橡胶)、或无机化合物(硅酸盐、磷酸盐等)。这些胶粘剂都是绝缘体，不具备导电性或者导空穴和电子的性能。

1977年日本科学家白川英树合成了共轭聚合物聚乙炔，经过掺杂可以获得很高的电导率，这种被称为“第四代高分子材料”的导电聚合物以其突出的光电性能吸引了众多科学家进行研究。由于这类材料结构的共轭特性，使它具有半导体性能，能传输电荷(包括电子和空穴)，这些聚合物半导体掺杂后可以导电。例如德国拜耳公司在1988年首先合成出了聚噻吩的衍生物聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)，它是一种半导体，当用聚苯乙烯磺酸PSS掺杂后可以得到550S/cm的电导率。这种PEDOT-PSS是一种水性分散液，毫无粘结性，但通过添加助剂的方法可以实现胶粘剂的功能，在PET等塑料表面形成牢固的抗静电涂层，在抗静电市场大获成功。然而，PEDOT-PSS是一种氧化掺杂材料，在负极会被还原而失去导电性甚至破坏其共轭结构，因此有其局限性，例如不能用于锂离子电池的负极中。因此，有必要开发一系列非掺杂的共轭型胶粘剂，它们分为两大类，一类为传输电子的胶粘剂，除了粘结性，需要有传输电子的功能，并且共轭结构不会被电子破坏性还原；另一类为传输空穴的胶粘剂，除了粘结性，需要有传输空穴的功能，并且共轭结构不会被空穴氧化而破坏。

实际上，目前的共轭聚合物有空穴传输型聚合物和电子传输型聚合物，如含有三唑、噁二唑、苝酰亚胺、萘酰亚胺、噻吩等基团的共轭聚合物可以传输电子，而含有三苯胺、咔唑、芴、噻吩等基团的共轭聚合物往往可以传输空穴。但这些聚合物因为没有合适的官能团，往往没有粘结性，因此无法作为胶粘剂使用。

例如锂离子电池中的电极往往是钴酸锂或者磷酸铁锂等粉体作为正极，而负极也是碳粉或者硅粉，这些材料都需要用到胶粘剂。由于目前的胶粘剂几乎是绝缘体，因此要求胶粘剂用量极少，但这带来了电极粉化的风险。尤其是硅负极，其理论比容量可达4200mAh/g，比石墨负极(372mAh/g)高十几倍，被锂电池行业寄予厚望。但硅粉膨胀收缩率高达300％，这就要求其胶粘剂不单是一种定型剂，当粒子收缩的时候也需要能传输电子，否则电极失效。目前主要分为两类粘合剂：1.绝缘性的胶粘剂如聚偏氟乙烯PVDF，它们虽然有很好的粘结性和强度，但没有导电性；2.共轭聚合物，但这些聚合物虽然具有传导电子的能力，但不具备粘结性能，在不断的充放电过程中无法保持电极的形态，从而导致电极失效。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的是提供一种通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂。

本发明的另一目的是提供上述通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂的制备方法，其特征在于含有苯胺基团并通过苯胺进行交联。

本发明的再一目的是提供一种上述通过苯胺基交联的双组分半导体型胶粘剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：