CN109569454A - 一种利用溶解度差异的pvdf包覆方法 - Google Patents

一种利用溶解度差异的pvdf包覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，利用PVDF溶解于第一溶剂的特性，使PVDF通过第一溶剂与待包覆物理颗粒充分混合；再利用PVDF不溶解于第二溶剂，第一溶剂溶解于第二溶剂的特性，使PVDF在第二溶剂中分散在待包覆物理颗粒周围，实现PVDF对待包覆物理颗粒的预包覆；最后经过水中溶胀，使分散在待包覆物理颗粒周围的PVDF在待包覆物理颗粒表面形成空间网状包覆结构，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆；利用各物质间的溶解度差异，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆，无需对PVDF进行亲水基团改性，工艺简单，设备投资少，易于大规模工业化生产，且实验表明包覆完整，产品品质高。

Description

一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法
技术领域
本发明涉及包覆技术领域，特别涉及一种利用溶解度差异的PVDF(聚偏氟乙烯)包覆方法。
背景技术
包覆技术，被广泛应用于各种材料性能改性，赋予材料新的特性，使其更好的服务日常生产与生活的各个领域。传统的包覆方法主要为机械混合法、气相沉积法和液相化学法。
PVDF作为一种重要的化工原料，具有良好的物理化学性能，但因其拒水拒油性能优越，传统的包覆方法很难实现对材料表面的良好包覆，且需对PVDF进行亲水基团改性才能达到一定的附着力，使PVDF良好的物理化学特性也因此减弱。
发明内容
本发明目的是提供一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，解决现有技术中存在的上述问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，包括如下步骤：
步骤1，将PVDF溶解于第一溶剂，并与所述第一溶剂内的待包覆物理颗粒机械混合，以形成混合溶液；
步骤2，将所述混合溶液注入第二溶剂中分散成小颗粒，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的预包覆；并沉降分离，以形成第一沉淀物；
步骤3，将所述第一沉淀物在水中溶胀形成空间网状包覆结构，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的包覆；并沉降分离，以形成第二沉淀物，对所述第二沉淀物进行干燥，获得具有PVDF包层的物质；
其中，所述待包覆物理颗粒不溶解于所述第一溶剂、第二溶剂和水；
所述PVDF溶解于所述第一溶剂，不溶解于所述第二溶剂；
所述第一溶剂溶解于所述第二溶剂。
本发明的有益效果是：利用PVDF溶解于第一溶剂的特性，使PVDF通过第一溶剂与待包覆物理颗粒充分混合；再利用PVDF不溶解于第二溶剂，第一溶剂溶解于第二溶剂的特性，使PVDF在第二溶剂中分散在待包覆物理颗粒周围，实现PVDF对待包覆物理颗粒的预包覆；最后经过水中溶胀，使分散在待包覆物理颗粒周围的PVDF在待包覆物理颗粒表面形成空间网状包覆结构，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆；利用各物质间的溶解度差异，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆，无需对PVDF进行亲水基团改性，工艺简单，设备投资少，易于大规模工业化生产，且实验表明包覆完整，产品品质高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤1具体为：向装有所述待包覆物理颗粒的第一容器内加入所述第一溶剂，并搅拌；待搅拌第一预设时间后，向所述第一容器内加入所述PVDF，再搅拌第二预设时间后，静置第三预设时间，以使溶解于所述第一溶剂中的所述PVDF溶胀充分，形成所述混合溶液。
进一步，所述步骤2具体为：在搅拌状态下，将所述混合溶液注入装有所述第二溶剂的第二容器内，并搅拌第四预设时间，使所述混合溶液在第二溶剂中分散成小颗粒；将所述第二容器内的溶液注入第三容器内静置分层，去除上层清液，以获得所述第一沉淀物。
进一步，所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点存在差异，所述步骤2还包括：对所述上层清液进行蒸馏，使所述第一溶剂与第二溶剂产生分离，以供回收使用。
进一步，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入第三容器内，对第三容器内的所述第一沉淀物和导入的所述第二溶剂进行空气搅拌后，再次静置分层，获得所述上层清液和所述第一沉淀物。
进一步，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第一溶剂导入所述第一容器内，以实现循环使用。
进一步，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入所述第二容器内，以实现循环使用。
进一步，所述第一溶剂为NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMAC(二甲基乙酰胺)、DMF(N-二甲基甲酰胺)、TEP(磷酸三乙酯)或DMSO(二甲基亚砜)，所述第二溶液为乙醇、甲醇、丙醇或丙酮。
附图说明
图1为本发明一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法的方法流程图；
图2为本发明一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法具体实施例反应装置结构示意图；
图3为本发明一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法与现有技术包覆方法生成的PVDF包覆石墨粉置于水中状态图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一搅拌罐，2、第二搅拌罐，3、第一沉降塔，4、第二沉降塔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例1一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，包括如下步骤：
步骤1，将PVDF溶解于第一溶剂，并与所述第一溶剂内的待包覆物理颗粒机械混合，以形成混合溶液；
步骤2，将所述混合溶液注入第二溶剂中分散成小颗粒，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的预包覆；并沉降分离，以形成第一沉淀物；
步骤3，将所述第一沉淀物在水中溶胀形成空间网状包覆结构，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的包覆；并沉降分离，以形成第二沉淀物，对所述第二沉淀物进行干燥，获得具有PVDF包层的物质；
其中，所述待包覆物理颗粒不溶解于所述第一溶剂、第二溶剂和水；
所述PVDF溶解于所述第一溶剂，不溶解于所述第二溶剂；
所述第一溶剂溶解于所述第二溶剂。
利用PVDF溶解于第一溶剂的特性，使PVDF通过第一溶剂与待包覆物理颗粒充分混合；再利用PVDF不溶解于第二溶剂，第一溶剂溶解于第二溶剂的特性，使PVDF在第二溶剂中分散在待包覆物理颗粒周围，实现PVDF对待包覆物理颗粒的预包覆；最后经过水中溶胀，使分散在待包覆物理颗粒周围的PVDF在待包覆物理颗粒表面形成空间网状包覆结构，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆；利用各物质间的溶解度差异，实现PVDF对待包覆物理颗粒的包覆，无需对PVDF进行亲水基团改性，工艺简单，设备投资少，易于大规模工业化生产，且实验表明包覆完整，产品品质高。
本发明实施例2一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例1的基础上，所述步骤1具体为：向装有所述待包覆物理颗粒的第一容器内加入所述第一溶剂，并搅拌；待搅拌第一预设时间后，向所述第一容器内加入所述PVDF，再搅拌第二预设时间后，静置第三预设时间，以使溶解于所述第一溶剂中的所述PVDF溶胀充分，形成所述混合溶液。
向装有待包覆物理颗粒的第一容器内加入第一溶剂，并搅拌，使待包覆物理颗粒在第一溶剂中充分分散开来；在此状态下加入PVDF，并搅拌，使PVDF在溶解于第一溶剂的过程中，通过第一溶剂完全充分的与待包覆物理颗粒混合均匀；两次搅拌，逐次添加待包覆物理颗粒和PVDF，提高混合均匀性。最后通过静置放置，使溶解于第一溶剂中的PVDF溶胀，进一步提高PVDF与待包覆物理颗粒的混合均匀性。
本发明实施例3一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例1或2的基础上，所述步骤2具体为：在搅拌状态下，将所述混合溶液注入装有所述第二溶剂的第二容器内，并搅拌第四预设时间，使所述混合溶液在第二溶剂中分散成小颗粒；将所述第二容器内的溶液注入第三容器内静置分层，去除上层清液，以获得所述第一沉淀物。
在搅拌状态下，将混合溶液注入装有第二溶剂的第二容器内，保持PVDF与待包覆物理颗粒的高度混合性；在将混合溶液注入第二溶剂中后，仍搅拌，使第一溶剂充分溶解于第二溶剂中，且进一步保持PVDF与待包覆物理颗粒的高度混合性；两次搅拌，使PVDF在第二溶剂中充分分散在所有的待包覆物理颗粒周围，实现预包覆；然后将第二容器内的溶液注入第三容器中静置分层，去除上层清液(即第一溶剂与第二溶剂的混合液体)；保留下层第一沉淀物(即PVDF对待包覆物理颗粒的预包覆物质)。
本发明实施例4一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例3的基础上，所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点存在差异；所述步骤2还包括：对所述上层清液进行蒸馏，使所述第一溶剂与第二溶剂产生分离，以供回收使用，大量节约成本，且避免废弃物排放。
本发明实施例5一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例4的基础上，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入第三容器内，对第三容器内的所述第一沉淀物和导入的所述第二溶剂进行空气搅拌后，再次静置分层，获得所述上层清液和所述第一沉淀物。在节约成本的同时，再次利用第二溶剂去除第一沉淀物中遗留的第一溶剂，提高第一沉淀物的纯净度。具体实施中，可多次执行此操作，保证进入步骤3的第一沉淀物的高纯净度。
本发明实施例6一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例4或5的基础上，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第一溶剂导入所述第一容器内，以实现循环使用，节约成本，且避免废弃物排放。
本发明实施例7一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例4至6任一实施例的基础上，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入所述第二容器内，以实现循环使用，节约成本，且避免废弃物排放。
本发明实施例8一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，在实施例4至7任一实施例的基础上，所述第一溶剂为NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMAC(二甲基乙酰胺)、DMF(N-二甲基甲酰胺)、TEP(磷酸三乙酯)或DMSO(二甲基亚砜)，所述第二溶液为乙醇、甲醇、丙醇或丙酮。
NMP的沸点为203℃，DMAC的沸点为166℃，DMF的沸点为153℃，TEP的沸点为216℃，DMSO的沸点为189℃，乙醇的沸点为78℃，甲醇的沸点为64.7℃，丙醇的沸点为82.45℃，丙酮的沸点为56.53℃；第一溶剂选用NMP、DMAC、DMF、TEP或DMSO，第二溶剂选用乙醇、甲醇、丙醇或丙酮，均能够满足待包覆物理颗粒不溶解于第一溶剂、第二溶剂和水，PVDF溶解于第一溶剂，不溶解于第二溶剂，第一溶剂溶解于第二溶剂，第一溶剂和第二溶剂的沸点存在差异，易于实现蒸馏分离。具体实施中，考虑到物质的毒性，第一溶剂优选NMP，第二溶剂优选乙醇。
具体实施例：
实现PVDF对石墨粉的包覆，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1：称取1000g石墨粉放入第一搅拌罐1内，向第一搅拌罐1内加入1000g NMP溶液，搅拌分散30分钟后，继续向第一搅拌罐1内加入20g分子量为100万的PVDF粉末，再搅拌60分钟，静置1天，使溶解于NMP溶液中的PVDF溶胀充分，形成混合溶液；
步骤2：在搅拌状态下，将混合溶液抽入装有乙醇溶液的第二搅拌罐2中，继续搅拌1小时；再将第二搅拌罐2中的溶液抽入沉降塔3内，静置分层，获得上层清液和第一沉淀物；对上层清液进行蒸馏，蒸馏后，将底部NMP溶液导入第一搅拌罐1内，蒸馏物乙醇溶液导入第二搅拌罐2和第一沉降塔3内，并对第一沉降塔3内的第一沉淀物和导入的乙醇溶液进行空气搅拌，再次静置分层，获得上层清液和第一沉淀物，重复此操作两次，充分去除第一沉淀物中遗留的NMP溶液；
步骤3：在空气搅动下，将第一沉淀物打入装有水的第二沉降塔4内，待第一沉淀物充分水合溶胀后，沉降分离，获得第二沉淀物，对第二沉淀物进行干燥，即获得具有PVDF包层的石墨粉，沉降分离的水可再次打入第二沉降塔4内，实现循环使用，节约成本，且无废水排放。
如图3所示，左瓶为现有技术包覆方法生成的PVDF包覆石墨粉，右瓶为本发明方法生成的PVDF包覆石墨粉。石墨粉分散于水中会发生明显的沉淀；而PVDF拒水拒油性能，决定PVDF包覆石墨粉将不溶于水，且漂浮在水面上。从图3可得：现有技术生成的PVDF包覆石墨粉在水中分为两层，一层漂浮在水面上，一层沉于水底，本发明生成的PVDF包覆石墨粉均漂浮在水面上；进而说明：现有技术生成的PVDF包覆石墨粉存在部分石墨粉包覆不完整，沉于水底，生成的产品品质不高，而本发明生成的PVDF包覆石墨粉包覆完整，生成的产品品质高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将PVDF溶解于第一溶剂，并与所述第一溶剂内的待包覆物理颗粒机械混合，以形成混合溶液；
步骤2，将所述混合溶液注入第二溶剂中分散成小颗粒，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的预包覆；并沉降分离，以形成第一沉淀物；
步骤3，将所述第一沉淀物在水中溶胀形成空间网状包覆结构，以实现PVDF对所述待包覆物理颗粒的包覆；并沉降分离，以形成第二沉淀物，对所述第二沉淀物进行干燥，获得具有PVDF包层的物质；
其中，所述待包覆物理颗粒不溶解于所述第一溶剂、第二溶剂和水；
所述PVDF溶解于所述第一溶剂，不溶解于所述第二溶剂；
所述第一溶剂溶解于所述第二溶剂。
2.根据权利要求1所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述步骤1具体为：向装有所述待包覆物理颗粒的第一容器内加入所述第一溶剂，并搅拌；待搅拌第一预设时间后，向所述第一容器内加入所述PVDF，再搅拌第二预设时间后，静置第三预设时间，以使溶解于所述第一溶剂中的所述PVDF溶胀充分，形成所述混合溶液。
3.根据权利要求1所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述步骤2具体为：在搅拌状态下，将所述混合溶液注入装有所述第二溶剂的第二容器内，并搅拌第四预设时间，使所述混合溶液在第二溶剂中分散成小颗粒；将所述第二容器内的溶液注入第三容器内静置分层，去除上层清液，以获得所述第一沉淀物。
4.根据权利要求3所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点存在差异，所述步骤2还包括：对所述上层清液进行蒸馏，使所述第一溶剂与第二溶剂产生分离，以供回收使用。
5.根据权利要求4所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入第三容器内，对第三容器内的所述第一沉淀物和导入的所述第二溶剂进行空气搅拌后，再次静置分层，获得所述上层清液和所述第一沉淀物。
6.根据权利要求4所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第一溶剂导入所述第一容器内，以实现循环使用。
7.根据权利要求4所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述步骤2还包括：将蒸馏分离的所述第二溶剂导入所述第二容器内，以实现循环使用。
8.根据权利要求4所述一种利用溶解度差异的PVDF包覆方法，其特征在于，所述第一溶剂为NMP、DMAC、DMF、TEP或DMSO，所述第二溶液为乙醇、甲醇、丙醇或丙酮。
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