本發(fā)明涉及一種聚合物電解質(zhì)，特別是涉及一種廢pet醇解制備新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

1、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)是應(yīng)用最廣泛的塑料之一，通常用作瓶子和罐子、服裝合成纖維、地毯和繩索、保護(hù)性包裝甚至建筑材料。由于其相對簡單的廢物流，pet也是全球回收率最高的塑料。傳統(tǒng)的pet回收方法主要有物理回收法和化學(xué)回收法。在物理回收過程中，廢pet要經(jīng)過分選、破碎、清洗、熔化、除雜和造粒等多個步驟，聚合物鏈斷裂，反復(fù)的機械回收使其物理性能迅速下降，只有少數(shù)回收的pet能適用于其原始應(yīng)用。與物理回收法相比，化學(xué)回收法提供了將高分子量pet降解為單體后對其進(jìn)行重整再利用的可能性，但該工藝因其流程復(fù)雜、額外能量消耗和單體純化需求而處于不利地位。同時，再生pet的成本可能高于原始聚合物，降低了回收的經(jīng)濟(jì)可行性。因此，塑料升級再造過程中將低價值的廢聚合物轉(zhuǎn)化為更高價值的化學(xué)品和材料已經(jīng)成為亟待解決的重要問題。

2、鋰電池(lbs)因其高能量密度和優(yōu)越的循環(huán)壽命而廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車、電動汽車、儲能等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)液體電解質(zhì)相比，聚合物電解質(zhì)(pes)可以顯著提高lbs的安全性。此外，pes固有的柔韌性、可接受的離子傳輸特性和易于加工的特性使它們繼續(xù)成為學(xué)術(shù)研究中一個值得關(guān)注的領(lǐng)域。其中，聚氨酯丙烯酸酯(pua)作為一種新型的聚合物電解質(zhì)基體，因其結(jié)構(gòu)操作的靈活性、公平的離子傳輸能力、優(yōu)異的機械強度、與其他聚合物基體和無機填料的優(yōu)異相容性、出色的韌性/柔韌性以及光固成膜速度快的特性而越來越受歡迎。

3、但在室溫下，傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率(低于10-6s·cm-1)遠(yuǎn)低于液態(tài)電解質(zhì)(超過10-3s·cm-1)，并且商業(yè)化的pua通常依賴不可再生的石油基原材料，這將不利于pe行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，使用同源于石油的廢pet作為pe生產(chǎn)的替代原料，并通過調(diào)整聚氨酯丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)提高其電導(dǎo)率具有重要意義。由廢pet制備具有較高的導(dǎo)電性能和柔性pua電解質(zhì)產(chǎn)品，這不僅能充分利用廢棄資源保護(hù)環(huán)境，又可以形成碳循環(huán)的閉環(huán)，符合當(dāng)下國家雙碳目標(biāo)要求；產(chǎn)品的良好性能也為將大批量廢塑料作為電池材料的升級再造開辟了新的途徑和可能性，為可持續(xù)能源的未來做出了貢獻(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提供了廢pet醇解制備新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)的方法，所采用的技術(shù)方案按質(zhì)量份數(shù)包括如下組分：

2、

3、

4、所述廢pet基多元醇為廢pet由聚碳酸酯二醇降解制得的含芳香環(huán)的聚酯多元醇。

5、具體步驟包括如下：

6、(1)廢pet基多元醇的制備

7、將洗凈干燥后的廢pet，依次與解聚劑、解聚催化劑和n,n-二甲基甲酰胺混合裝入三頸燒瓶中，在氬氣氣氛和冷凝回流條件下，反應(yīng)所需溫度為160℃-180℃，解聚反應(yīng)時間為3-5h，得到pet基聚酯多元醇；

8、反應(yīng)方程式如下:

9、

10、(2)基于廢pet的新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)的制備

11、s1.將廢pet基多元醇、異氰酸酯和預(yù)聚催化劑混合裝入三頸燒瓶中，在氬氣氣氛和冷凝回流條件下，在70℃條件下反應(yīng)2-3h，預(yù)聚催化劑為二月桂酸二丁基錫(dbtdl)，其中異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯(ipdi)。

12、s2.向步驟s1的混合體系中加入擴鏈劑，在70℃條件下繼續(xù)反應(yīng)2-3h，得到-nco封端的聚氨酯(pu)，反應(yīng)過程中加入適量dmf以保持反應(yīng)體系的適當(dāng)黏度。

13、s3.溫度降低至50℃后，加入雙鍵封端劑反應(yīng)1-2h，得到雙鍵封端的聚氨酯丙烯酸酯(pua)均勻溶液。

14、s4.聚氨酯丙烯酸酯溶液中加入導(dǎo)電物質(zhì)、光引發(fā)劑和助溶劑，混合均勻，在紫外光(uv)照射下固化成膜，得到聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)。

15、所述步驟(1)中，廢pet制品作為降解原料選用廢pet瓶片、薄膜和聚酯纖維中的一種。

16、所述步驟(1)中，解聚劑選用聚碳酸1,6-己二醇酯二醇(pcdl)。

17、所述步驟(1)中，解聚催化劑優(yōu)選低共熔溶劑(des)、離子液體中的一種或幾種的組合。

18、所述步驟(1)中，解聚催化劑的用量為pet原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2％-4％。

19、所述步驟(1)中，廢pet原料、解聚劑和dmf的質(zhì)量份數(shù)為1:2-5:3。

20、所述步驟(2)中，擴鏈劑為n,n-雙(2-羥乙基)草酰胺(bho)、1,4-丁二醇(bdo)。

21、所述步驟(2)中，雙鍵封端劑為丙烯酸羥乙酯(hea)、n-羥乙基丙烯酰胺(heaa)、甲基丙烯酸羥乙酯(hema)、丙烯酸羥丙酯(hpa)的一種或幾種的組合。

22、所述步驟(2)中，導(dǎo)電物質(zhì)為雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(litfsi)、高氯酸鋰(liclo4)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)中的一種或幾種的組合，加入量為體系總質(zhì)量的5％-35％。

23、所述步驟(2)中，助溶劑為丁二腈(sn)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的一種或幾種的組合，與聚氨酯丙烯酸酯的質(zhì)量比為pua：助溶劑＝2:1；

24、所述步驟(2)中，光引發(fā)劑為2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(irgacure2959)，加入量為聚氨酯丙烯酸酯質(zhì)量的2％。

技術(shù)特征：

1.一種廢pet醇解制備的新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)，其特征在于，該電解質(zhì)按如下組分的重量份數(shù)進(jìn)行制備：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢pet醇解制備新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢pet基多元醇的制備方法，其特征在于，所述的廢pet制品作為降解原料選用廢pet瓶片、薄膜和聚酯纖維中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢pet基多元醇的制備方法，其特征在于，所述的解聚劑為聚碳酸1,6-己二醇酯二醇(pcdl)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢pet基多元醇的制備方法，其特征在于，所述的解聚催化劑優(yōu)選低共熔溶劑(des)、離子液體中的一種或幾種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢pet基多元醇的制備方法，其特征在于，所述的解聚催化劑的用量為pet原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2％-4％。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢pet基多元醇的制備方法，其特征在于，所述的廢pet原料、解聚劑和dmf的質(zhì)量份數(shù)為1:2-5:3。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的一種新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)，其特征在于：擴鏈劑為n,n-雙(2-羥乙基)草酰胺(bho)；雙鍵封端劑為丙烯酸羥乙酯(hea)、n-羥乙基丙烯酰胺(heaa)、甲基丙烯酸羥乙酯(hema)、丙烯酸羥丙酯(hpa)的一種或幾種的組合；導(dǎo)電物質(zhì)為雙三氟甲基磺酰亞胺鋰(litfsi)、高氯酸鋰(liclo4)、四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)中的一種或幾種的組合，加入量為體系總質(zhì)量的5％-35％；助溶劑為丁二腈(sn)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的一種或幾種的組合，與聚氨酯丙烯酸酯的質(zhì)量比為pua：助溶劑＝2:1；光引發(fā)劑為2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(irgacure?2959)，加入量為聚氨酯丙烯酸酯質(zhì)量的2％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種廢PET醇解制備新型聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)的方法，屬于聚合物電解質(zhì)領(lǐng)域。旨在將廢棄PET制品回收再利用，應(yīng)用于高導(dǎo)電的柔性聚合物電解質(zhì)。該制備方法為：(1)將廢棄PET和解聚劑反應(yīng)制得廢PET基多元醇；(2)所得產(chǎn)物與異氰酸酯、擴鏈劑制備得到聚氨酯，并添加N,N?二甲基甲酰胺降黏；(3)加入同時含有羥基和碳碳雙鍵的羥基丙烯酸酯/丙烯酰胺類物質(zhì)給聚氨酯進(jìn)行雙鍵封端；(4)最后與光引發(fā)劑、導(dǎo)電物質(zhì)和助溶劑混合均勻，在紫外光(UV)照射下固化成膜，得到聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)。該發(fā)明方法采用在多元醇分子鏈中引入PET結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，提高分子鏈的剛性，并且對合成聚氨酯進(jìn)行雙鍵封端進(jìn)一步獲得聚氨酯丙烯酸酯，引入導(dǎo)電物質(zhì)在光固條件下快速制備聚合物電解質(zhì)膜，實現(xiàn)了對PET廢棄物的高值化利用，獲得了具有較高的導(dǎo)電性能和柔性的聚氨酯丙烯酸酯電解質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：周清,丁榮,呂興梅,程秀潔,任逸飛,晏冬霞,李益,徐俊麗,辛加余,張鎖江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院過程工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2