本發明屬于電容器材料，具體涉及一種導電高分子單體組合物及導電聚合物、電解電容器。

背景技術：

1、電容器作為三大被動元器件，在電工電子行業和電器設備中具有不可替代的作用。隨著行業的發展，除電容器需要長期的可靠性外，還對電容器提出了更多更高的要求。如服務器、電腦主機等高頻運行的電氣設備，需要電容器具有小尺寸外還兼具更低的esr(等效串聯電阻)；快充插頭要求具有更高的耐電壓和穩定的充放電性能；基站和室外的電氣設備要求電解電容器，在極端高低溫下仍然具有穩定可靠的性能；兼具儲能和電流補充功能的大容量電容則對損耗提出了要求。過去20年，導電高分子基電解電容器在高頻等效串聯電阻上，取得了突出的進展。于此同時，如上所述的應用端對電解電容器的性能也提出了新的要求。導電高分子作為電解電容器實質的陰極材料，其本征導電性和加工技術是決定電解電容器性能的核心要素。

2、導電高分子的導電能力、導電高分子與電容器各組件間的相互結合、導電高分子在電容器中的填充等對電容器的性能和信賴性具有重要影響。現在工業在應用的3,4-乙烯二氧噻吩和fe3+在電容器原位合成導電高分子，該種聚合物的聚合過程中采用強氧性催化劑，并且聚合后生成酸，而生成的酸和殘留的鹽對電容器的壽命將造成持續的影響，主要在于酸性物質或金屬鹽對電容器其他模組結構如金屬介質的破壞。現有一種基于苯并二呋喃二酮及其衍生物的共軛聚合物，具有高導電性的特點，且聚合后不殘留強氧化性、酸性物質。然而，該種聚合物所制備過程中，導電高分子單體用于電容器的素子含浸操作時，難以充分滲透至電容器素子的內部，從而影響電容器的容量，且得到的電容器等效串聯電阻較高。

技術實現思路

1、針對現有苯并二呋喃二酮及其衍生物有效的適用于電容器中的問題，本發明提供了一種導電高分子單體組合物及電解電容器。

2、本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

3、一方面，本發明提供了一種導電高分子單體組合物，包括以下組分：

4、聚合單體、具有聚氧乙烯重復單元的聚合物和溶劑，所述聚合單體包括結構式1所示的化合物；

5、

6、其中，r1和r2各自獨立地選自-o-、-s-或其中r3選自氫原子、c1～c18的烷基、c1～c18的亞烷基、c1～c18的烷基衍生物或c1～c18的亞烷基衍生物。

7、可選的，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物選自一端為烷基或者烷基取代基封端的聚氧乙烯醚。

8、可選的，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物選自一端為烷基或者烷基取代基封端、另一端被硫酸化、羧酸化、磺化、磷酸酯化陰離子結構功能化的聚氧乙烯醚類衍生物中的一種或多種。

9、可選的，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物包括結構式2所示的化合物：

10、

11、其中，n＝2～15；分子量為200～1000；

12、r4選自c4～c20的兼具1～4個甲基的取代基。

13、r5選自h、c1-c6的具有磺酸基、硫酸酯基、硫酸基或者羰基結構的取代基。

14、可選的，r5選自c1-c6的具有磺酸基、硫酸酯基、硫酸基或者羰基結構的取代基。

15、可選的，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物包括異構十醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨、脂肪醇聚氧乙烯磺基琥鉑酸酯二鈉鹽、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺、脂肪酸聚氧乙烯醚羧酸鈉、脂肪酸聚氧乙烯醚磺酸鈉、異構十醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一種或多種。

16、可選的，以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物的質量占比為0.1％～20％。

17、可選的，以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述聚合單體的質量占比為3％～35％。

18、可選的，所述溶劑包括水、醇類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、酰胺類溶劑、亞酰胺類溶劑、酮類溶劑、脂類溶劑、芳香族類溶劑、脂肪烴類溶劑、脂環烴類溶劑、芳香烴類溶劑一種或多種，以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述溶劑的質量占比為45～96.9％。

19、再一方面，本發明提供了一種導電聚合物，包括如上所述的電高分子單體組合物搭配氧化劑制備得到。

20、可選的，所述聚合單體和所述氧化劑的摩爾比為(0.2～6)：1，所述氧化劑包括過氧化結構、過硫酸結構、過硼酸結構、芳香醌結構中的一種或多種。

21、再一方面，本發明提供了一種電解電容器，包括表面具有介電層的陽極箔、陰極箔、設置在陽極箔與陰極箔之間的電解紙、以及與介電層接觸的如上所述的導電聚合物或由如上所述的導電高分子單體組合物制備得到的導電聚合物。

22、根據本發明提供的導電高分子單體組合物，采用結構式1所示的化合物作為聚合單體，該種聚合物單體聚合得到的導電高分子具有導電性高的特點，電導率超過1000s/cm，能夠一定程度上降低電解電容器的電阻，且聚合過程中不需要額外使用酸性催化劑或堿性催化劑，可以降低原位生成導電高分子對介質層的破壞，從而改善電解電容器的耐電壓、漏電流、穩定性和信賴性；為了解決該種聚合單體對于電解電容器的介質層滲透性不足的問題，在導電高分子單體組合物中加入了具有聚氧乙烯重復單元的聚合物，該種聚合物能夠促進結構式1所示的化合物在介質層表面的鋪展和滲透，提高聚合單體進入介質孔隙的能力，促進聚合單體及聚和后的高分子與介質層接觸的表面積，從而提高了容量引出。進一步的，該具有聚氧乙烯重復單元的聚合物可以賦予聚合而成的高分子連續成膜的功能，從而降低esr(等效串聯電阻)。

技術特征：

1.一種導電高分子單體組合物，其特征在于，包括以下組分：

2.根據權利要求1所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物選自一端為烷基或者烷基取代基封端的聚氧乙烯醚。

3.根據權利要求2所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物選自一端為烷基或者烷基取代基封端、另一端被硫酸化、羧酸化、磺化、磷酸酯化陰離子結構功能化的聚氧乙烯醚類衍生物中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物包括結構式2所示的化合物：

5.根據權利要求1所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物包括異構十醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨、脂肪醇聚氧乙烯磺基琥鉑酸酯二鈉鹽、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺、脂肪酸聚氧乙烯醚羧酸鈉、脂肪酸聚氧乙烯醚磺酸鈉、異構十醇聚氧乙烯醚磷酸酯中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述具有聚氧乙烯重復單元的聚合物的質量占比為0.1％～20％；以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述聚合單體的質量占比為3％～35％。

7.根據權利要求1所述的導電高分子單體組合物，其特征在于，所述溶劑包括水、醇類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、酰胺類溶劑、亞酰胺類溶劑、酮類溶劑、脂類溶劑、芳香族類溶劑、脂肪烴類溶劑、脂環烴類溶劑、芳香烴類溶劑一種或多種，以所述導電高分子單體組合物的總質量為100％計，所述溶劑的質量占比為45～96.9％。

8.一種導電聚合物，其特征在于，包括如權利要求1～7任意一項所述的導電高分子單體組合物搭配氧化劑制備得到。

9.根據權利要求8所述的導電聚合物，其特征在于，所述聚合單體和所述氧化劑的摩爾比為(0.2～6)：1，所述氧化劑包括過氧化合物、過硫酸化合物、過硼酸化合物、芳香醌化合物中的一種或多種。

10.一種電解電容器，其特征在于，包括表面具有介電層的陽極箔、陰極箔、設置在陽極箔與陰極箔之間的電解紙、以及與介電層接觸的如權利要求8～9任意一項所述的導電聚合物或由權利要求1～7任意一項所述的導電高分子單體組合物制備得到的導電聚合物。

技術總結
為克服現有苯并二呋喃二酮及其衍生物無法適用于電容器中的問題，本發明提供了一種導電高分子單體組合物，包括以下組分：聚合單體、具有聚氧乙烯重復單元的聚合物和溶劑，所述聚合單體包括結構式1所示的化合物；其中，R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;各自獨立地選自?O?、?S?或其中R<subgt;3</subgt;選自氫原子、C1～C18的烷基、C1～C18的亞烷基、C1～C18的烷基衍生物或C1～C18的亞烷基衍生物。同時，本發明還公開了包括上述導電高分子單體組合物的導電聚合物以及電解電容器。本發明提供的導電高分子單體組合物加入了具有聚氧乙烯重復單元的聚合物，能夠提高聚合單體進入介質孔隙的能力和連續成膜能力，促進聚合單體及聚和后的高分子與介質層接觸的表面積，從而提高了容量引出，降低ESR。

技術研發人員：廖超強,姜希松,趙大成,鐘玲
受保護的技術使用者：深圳新宙邦科技股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28