[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電聚合物水凝膠及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711325024.4
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN108110234B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇暢;徐立環(huán);屈慧珠;孫悅;楊智俊;郭鵬舉;馬嬌嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽化工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/60;H01M10/0525;C08J3/075;C08L33/02;C08L79/02;C08F120/06;C08G73/02
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

一種導(dǎo)電聚合物水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。涉及一種水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，將丙烯酸單體和苯胺單體溶解于水或水混合溶劑中，靜止并充分?jǐn)嚢瑁蝗缓螅Q取引發(fā)劑并配置水溶液；將配置好的水溶液緩慢滴加入上述的丙烯酸和苯胺單體的共溶液，然后控制反應(yīng)溫度在并在惰性氣體保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行共聚合反應(yīng)0.5?5小時(shí)，得到一步法合成的聚丙烯酸摻雜聚苯胺穩(wěn)定聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠；然后加入沉淀劑進(jìn)行沉淀，過濾，洗滌和干燥得到樣品。該導(dǎo)電聚合物凝膠作為正極材料應(yīng)用制備鋰電池，作為鋰離子電池正極材料，具有良好的充放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性以及容量保持率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，特別是涉及一種導(dǎo)電聚合物水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

高吸水性聚合物是一種適度交聯(lián)且具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，能吸收自身重量幾十倍乃至上千倍的水分，所吸收的水分即使在加壓下也不會(huì)溢出。30年前，高吸水性聚合物首次用于農(nóng)業(yè)和衛(wèi)生保健，并逐步擴(kuò)展到其它需要具有較好吸水及保水性能的領(lǐng)域。近年來，有關(guān)高吸水性聚合物的研究人員主要對(duì)其新用途進(jìn)行開發(fā)，如：導(dǎo)電材料、生物材料、傳感器、藥物釋放材料及吸波材料等。目前，通過改性、接枝、共聚等方法制備多功能的高吸水性聚合物以滿足現(xiàn)實(shí)需要已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

然而，以高吸水性聚合物為基礎(chǔ)制備導(dǎo)電聚合物和水凝膠的報(bào)道較少。由于導(dǎo)電水凝膠具有高電導(dǎo)率、膠體穩(wěn)定性、價(jià)格低廉及制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，可被用于制備燃料電池，電容器，燃料敏感太陽能電池及可充電式鋰電池等。聚苯胺是一種高導(dǎo)電性聚合物，通過與聚丙烯酸鹽高吸水性聚合物結(jié)合，可制備出新型導(dǎo)電水凝膠。然而，導(dǎo)電聚苯胺水凝膠的制備通常是采用兩步法，即先制備水溶性聚合物凝膠，然后再進(jìn)行聚苯胺的聚合過程制備導(dǎo)電聚苯胺水凝膠。由于聚苯胺后聚合過程中，需引入無機(jī)小分子酸作為摻雜酸，無法保證摻雜酸在使用后續(xù)使用過程中流失和對(duì)聚苯胺凝膠電性能的影響。本文通過一步水溶液聚合法合成出了聚丙烯酸/聚苯胺導(dǎo)電水凝膠。由于在反應(yīng)初期將苯胺單體和丙烯酸單體混合，后采用共聚合法一步生成聚丙烯酸摻雜的聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠，材料的摻雜率和電性能得到提高。是一種具有前景的制備穩(wěn)定型導(dǎo)電聚合物水凝膠的新方法。穩(wěn)定的聚苯胺導(dǎo)電性和獨(dú)有的水凝膠粘結(jié)性有望在有機(jī)鋰電池電極材料方面得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電聚合物水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明一步法制備聚苯胺/聚丙烯酸導(dǎo)電聚合物凝膠并應(yīng)用于鋰電池正極材料；一步法制備的聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠有機(jī)酸摻雜度高，電性能穩(wěn)定，制備的水凝膠可作為一種有潛力的正極材料應(yīng)用于有機(jī)鋰離子電池。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種導(dǎo)電聚合物水凝膠，所述導(dǎo)電聚合物水凝膠為一種具有結(jié)構(gòu)和電化學(xué)穩(wěn)定性的聚丙烯酸/聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠，其特征在于，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如（1）所示：

一種導(dǎo)電聚合物水凝膠制備方法，制備過程采用一步法共引發(fā)聚合制備導(dǎo)電聚合物凝膠；所述方法包括以下制備過程：

將丙烯酸單體和苯胺單體溶解于水或水混合溶劑中，靜止并充分?jǐn)嚢瑁蝗缓螅Q取引發(fā)劑并配置水溶液；將配置好的水溶液緩慢滴加入上述的丙烯酸和苯胺單體的共溶液，然后控制反應(yīng)溫度在并在惰性氣體保護(hù)環(huán)境下進(jìn)行共聚合反應(yīng)0.5-5小時(shí)，得到一步法合成的聚丙烯酸摻雜聚苯胺穩(wěn)定聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠；然后加入沉淀劑進(jìn)行沉淀，過濾，洗滌和干燥得到樣品。

所述的一種導(dǎo)電聚合物水凝膠制備方法，所述聚丙烯酸/聚苯胺導(dǎo)電聚合物凝膠材料合成過程中采用惰性氣體保護(hù)，如氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。

所述的一種導(dǎo)電聚合物水凝膠制備方法，所述聚丙烯酸/聚苯胺凝膠材料合成過程中采用水性溶劑包括：水、丙酮/水混合溶液、乙醇和水混合溶液。