[發明專利]氮化物改性的導電母粒及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910322754.1
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110079011A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 孫俠;張堂俊;丁利忠
• 申請（專利權）人: 浙江金彩新材料有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/06;C08L55/02;C08L23/08;C08L27/06;C08L75/04;C08L91/06;C08K3/28;C08K3/38;C08K5/053;C08J3/22;H01M4/62
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了氮化物改性的導電母粒及其制備方法和應用，所述導電母粒包括聚合物樹脂、導電填料和加工助劑；其中聚合物樹脂為聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈?丁二烯?苯乙烯、乙烯?醋酸乙烯酯、聚氯乙烯或聚氨酯，導電填料為氮化釩、六方氮化硼中的至少一種，加工助劑為甘油、PE蠟、蒙旦蠟中的至少一種；聚合物樹脂、導電填料和加工助劑的重量比為10:0.5?1.2:0.01?0.05。(1)本發明所述氮化物改性的導電母粒通過在聚合物樹脂中填入導電填料，改善了母粒的導電性能；(2)采用該母粒制備獲得的鋰硫電池隔膜具有良好的抑制穿梭效應，從而提高了電池的循環穩定性，有利于加快鋰硫電池電化學反應動力學；(3)本發明所述方法生產工藝簡單，可操作性強。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種功能性高分子材料，具體為氮化物改性的導電母粒及其制備方法和應用。

背景技術

聚丙烯、聚乙烯等高分子材料由于具有優異的力學、隔熱、阻燃和輕質等性能，正在受到人們極大的關注。在EPP系列產品中，導電EPP有其特殊的應用而倍受重視。通常情況下，在聚合物中加入導電材料可以制備導電聚合物。但是，由于導電EPP存在以下幾個方面的原因，而使常規方法失效。一個問題是，EPP是由特殊性能的PP，經過物理、化學方法發泡而得到。如果將導電PP直接用于發泡，不僅發泡性能惡化，而且導電性能也得不到保證。另一個問題是，由于導電材料質輕、比重小，因此很難做到在聚合物中均勻分散。將導電材料采用特殊加工手段制備成導電母粒，再將導電母粒添加至可適合于發泡工藝的PP母粒中，制成EPP是切實可行的方法。

另外，隔膜作為鋰電池體系中的重要組成部分之一，其性能的優劣對電池性能有著重要的影響。鋰硫電池由于充放電反應過程的復雜性及電解液的多樣性，傳統的聚烯烴隔膜不能很好地抑制鋰硫電池中間產物聚硫化物的擴散。因此，開發更高品質隔膜材料成為改善鋰硫電池整體性能重要方向之一。研究發現，采用極性金屬氧化物例，能夠對多硫化物進行更為可靠的化學吸附，有望進一步抑制多硫化物的穿梭效應。遺憾的是絕緣的氧化物會阻礙電子和鋰離子的傳輸，降低硫的利用率和倍率性能。良好的導電性與可靠的化學吸附難以兩全。

發明內容

解決的技術問題：為了克服現有技術的不足，獲得一種導電填料分散均勻，導電性能穩定，且能夠很好的應用與鋰硫電池中，提高鋰硫電池的循環穩定性，本發明提供了氮化物改性的導電母粒及其制備方法和應用。

技術方案：氮化物改性的導電母粒，所述導電母粒包括聚合物樹脂、導電填料和加工助劑；其中聚合物樹脂為聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚氯乙烯或聚氨酯，導電填料為氮化釩、六方氮化硼中的至少一種，加工助劑為甘油、PE蠟、蒙旦蠟中的至少一種；聚合物樹脂、導電填料和加工助劑的重量比為10:0.5-1.2:0.01-0.05。

優選的，所述導電母粒中聚合物樹脂、導電填料和加工助劑的重量比為10:1:0.03。

優選的，所述導電填料為氮化釩和六方氮化硼的混合物，且氮化釩與六方氮化硼的質量比為1-3:1-2。

優選的，所述導電填料為納米氮化釩或納米六方氮化硼。

以上任一所述氮化物改性的導電母粒的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將聚合物樹脂、導電填料和加工助劑加入密煉機中混合，常溫、100-200rpm條件下密煉15-20min；

(2)將步驟(1)密煉后的混合料經雙螺桿擠出壓片機壓成片材，片材經切粒后制成氮化物改性的導電母粒。

優選的，步驟(1)中將聚合物樹脂、導電填料和加工助劑加入密煉機中混合，常溫、160rpm條件下密煉20min。

以上任一所述氮化物改性的導電母粒在制備鋰硫電池用功能性復合隔膜中的應用。

以上任一所述氮化物改性的導電母粒在制備防靜電塑料包裝材料中的應用。