复合物的剥离方法技术

本发明专利技术提供一种通过将复合物浸入剥离溶液中而使复合物剥离的方法；其中所述复合物包含金属基底和施加在金属基底的一面或两面的涂层，其中所述涂层包含聚合物粘结剂，以及其中聚合物粘结剂包含水性共聚物。使用包含碱金属硅酸盐的剥离溶液允许以高效且极快的方式使复合物完全剥离。此外，本文公开的剥离方法避免了复杂的分离工序、金属基底的污染和腐蚀，并且能够实现优异的材料回收。本文公开了一种将电池的电极剥离的方法的应用。一种将电池的电极剥离的方法的应用。一种将电池的电极剥离的方法的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合物的剥离方法


[0001]本专利技术涉及材料回收方法的领域。具体而言，本专利技术涉及一种复合物的剥离方法，该复合物包含金属基底和施加在金属基底的一面或两面的涂层。

技术介绍

[0002]日益城市化、科技创新的迅速发展以及随之而来的产品频繁的更换或废旧消耗品的处置，导致产品寿命的缩短及/或废弃物的过度生产。随着与废弃物过度生产有关的日益严重的问题的出现，例如对人类健康的有害影响、对环境的不利影响和资源的消耗，全世界都已经有采取迅速行动的迫切需要，利用各种废弃物处理方式以解决这些复杂问题。
[0003]回收作为减少废弃物的层次结构中一个关键组成部分，旨在从废弃物中回收有用的材料以供再利用。材料的回收可以保护自然资源、降低与原材料开采相关的能源消耗(以及由此产生的生产成本)，并通过减少温室气体和SO
x
的排放减少对环境的影响。由于材料回收可以带来巨大的效益，开发高效的材料回收方法对于实现循环经济至关重要。
[0004]术语“复合物”是指一种含有施加在金属基底的一面或两面上的涂层的金属基底，其中涂层包含聚合物粘结剂。聚合物粘结剂负责涂层与金属基底之间的粘合。在金属基底上施加涂层是一种改变表面性质以满足各种技术应用中性能要求的方法。涂层的一些应用包括粘结剂、形成阻挡层、抗刮擦和耐磨性、耐化学性、润湿性和生物相容性。在金属基底上涂覆涂层经常被用于电池制备、膜技术、包装材料、电路板印刷、电线或电缆以及生物医学应用中。因此分离涂层与金属基底是材料回收中一项被大量应用的技术。
[0005]然而，对于已达到其使用寿命的产品或在生产过程中可立即回收的产品次品，在回收过程中将产品中含有的复合物分离为涂层和金属基底的步骤存在一些困难。
[0006]一方面，复合物的剥离可能发生在涂层的块面内，而不是在涂层
‑
金属基底介面处。之后涂层就可能不能从金属基底上完全剥离，而有部分涂层完好无损地残留在金属基底上。这将导致无法从剥离工序中直接回收涂层材料而导致涂层材料不期望的损失，以及由于存在残留涂层而使得回收的金属基底具有高含量的杂质，需要为此引入后续的分离工序。
[0007]另一方面，将涂层从金属基底上剥离可能是非常低效的，甚至需要几个小时。将复合物长时间暴露在剧烈的剥离条件下很可能引起副作用，例如复合物内材料(特别是金属基底)的腐蚀、溶解和损坏，以及副反应产物的产生。
[0008]常用以负责涂层与金属基底之间的粘合的聚合物粘结剂，如聚偏二氟乙烯(PVDF)，有其缺点，即其不溶于水，并且实际上这些聚合物只能溶解在一些特定的有机溶剂中，如N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮(NMP)。NMP易燃且有毒，因此需要特殊处理。在干燥过程中必须安装NMP回收系统，以回收NMP蒸汽。这将在制造过程中产生巨大的成本，因为建立这样的回收系统需要大量资金的投入。因此，对于在制造过程中暴露于潮湿环境不是一个重要问题的应用中，在本专利技术中优选使用利用更便宜和更环境友好的溶剂(例如水性溶剂，常见的是水)的聚合物粘结剂，因为它可以降低回收系统的巨大资金成本。
[0009]适用于水基涂层的聚合物粘结剂在水中表现出优异的分散性和稳定性，并且能够促进极强的涂层
‑
金属基底粘附性。然而，正是因使用了这些聚合物粘结剂时存在的极强的涂层
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金属基底粘附，使得把水基涂层从与其相连的金属基底剥离时存在极大的挑战。为了更好地优化这些水基粘结剂的性能，可以采用包含衍生自各种不同单体的结构单元的共聚物，但当这些共聚物粘结剂用于涂层时仍使剥离存在相当大的挑战。
[0010]复合物的剥离是通过在涂层
‑
金属基底介面处，涂层内的聚合物粘结剂与金属基底之间的键的破坏及/或断裂而实现的。因此，为了实现高速、高回收率、高安全性但以较低附加材料的用量和低成本的剥离，一个重要的目标就是更高效率地破坏及/或断裂涂层内的聚合物粘结剂与金属基底之间的键。
[0011]已经尝试开发实现复合物完全剥离的方法。韩国专利申请公开号20130099568A公开了一种通过使用电磁感应使聚合物碳化来分离包含涂覆在金属表面上的聚合物膜的复合物的方法。首先将金属
‑
聚合物复合物进行预处理的步骤，其中聚合物
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金属复合物被放入感应炉中，以便在感应加热期间接收每单位面积磁密度的最大影响，使得金属表面上电子的运动更活跃。通过感应加热，金属
‑
聚合物复合物于是被加热到500
‑
900℃，这削弱了聚合物与金属表面之间的粘合力，并随后引致涂覆在金属表面上的聚合物的热分解和碳化，从而易于分离。这种方法通过采用感应加热可显著节约能源。然而，所提出的方法会导致聚合物的碳化，这使聚合物不可能被回收。此外，聚合物分解过程中可能产生有害或有毒的污染物。
[0012]鉴于上述挑战，始终需要开发一种统一且简单的方法来实现复合物在涂层
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金属基底介面处高效且完全的剥离，其中复合物的涂层包含聚合物粘结剂，并且其中聚合物粘结剂是共聚物。本文公开的用于复合物剥离的方法是为了实现复合物涂层中共聚物粘结剂与金属基底之间键的有效破坏及/或断裂。因此，满足这些特点的剥离方法可以适用于包含共聚物粘结剂的复合物。这种方法可以避免复杂的分离过程和金属基底的污染，实现优异的材料回收率，并允许在短时间内完成复合物的剥离。

技术实现思路

[0013]通过本文公开的各个方面和实施方式可以满足上述需求。一方面，本文提供一种通过将复合物浸入剥离溶液中来剥离复合物的方法，其中所述复合物包含金属基底和施加在金属基底的一面或两面的涂层，其中涂层包含共聚物粘结剂。
[0014]在一些实施方式中，金属基底选自由不锈钢、钛、镍、铝、铜、铂、金、银、铬、锆、钨、钼、锡、钒、锌、镉、铁、钴、铅及其合金构成的群组。
[0015]在一些实施方式中，剥离溶液包含剥离剂和水性溶剂。
[0016]在一些实施方式中，剥离剂是水溶性硅酸盐。在一些实施方式中，剥离剂是具有通式(M2O)
x
·
(SiO2)
y
的硅酸盐，其中M代表选自由钠、钾、铷、铯及其组合构成的群组的碱金属，以及其中x和y之间的比例介于1:0.485和1:2.76之间。在一些实施方式中，剥离剂选自由偏硅酸钠、原硅酸钠、焦硅酸钠、偏硅酸钾、原硅酸钾、焦硅酸钾、偏硅酸铷、原硅酸铷、焦硅酸铷、偏硅酸铯、原硅酸铯、焦硅酸铯及其组合构成的群组。
[0017]使用本文提供的方法获得的复合物的剥离非常快速和简单，并且不会引起无法回收涂层材料的损失、涂层材料的损坏或金属基底中杂质的引入等不利效果。
[0018]另一方面，作为本专利技术的应用之一，上述方法可用于电池电极的剥离，其中复合物是电池电极，金属基底是集流体，以及涂层是电极层。本文提供一种通过将电极浸入剥离溶液中使电池电极剥离的方法，其中所述电极包含集流体和涂覆在集流体的一面或两面的电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过将复合物浸入剥离溶液以将所述复合物剥离的方法，其中所述复合物包含金属基底和施加在所述金属基底的一面或两面的涂层，其中所述涂层包含共聚物粘结剂，其中所述共聚物粘结剂包含结构单元(a)，其衍生自选自由含羧酸基团的单体、含磺酸基团的单体、含膦酸基团的单体、含羧酸盐基团的单体、含磺酸盐基团的单体、含膦酸盐基团的单体及其组合构成的群组的单体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述剥离溶液包含剥离剂及水性溶剂，以及其中所述剥离溶液中所述剥离剂的浓度是约17至57mM。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述剥离剂是具有通式(M2O)
x
·
(SiO2)
y
的碱金属硅酸盐，其中M代表选自由钠、钾、铷、铯及其组合构成的群组的碱金属，以及其中x和y之间的比例介于1:0.485和1:2.76之间。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述碱金属硅酸盐进一步选自由偏硅酸钠、原硅酸钠、焦硅酸钠、偏硅酸钾、原硅酸钾、焦硅酸钾、偏硅酸铷、原硅酸铷、焦硅酸铷、偏硅酸铯、原硅酸铯、焦硅酸铯及其组合构成的群组。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述水性溶剂为水。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述水性溶剂包含作为主要组分的水和次要组分，其中所述水性溶剂中水占的比例是按重量计大于51％且小于100％，以及其中所述次要组分选自由甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇、正丁醇、丙酮、二甲基酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯及其组合构成的群组。7.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述共聚物粘结剂中的单体单元的总摩尔数，所述共聚物中的所述结构单元(a)占的比例是按摩尔计约15％至约30％。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含羧酸基团的单体选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、2
‑
丁基巴豆酸、肉桂酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐、4,4
‑
二甲基衣康酸、2
‑
乙基丙烯酸、异巴豆酸、顺式
‑2‑
戊烯酸、反式
‑2‑
戊烯酸、当归酸、惕格酸、3,3
‑
二甲基丙烯酸、3
‑
丙基丙烯酸、反式
‑2‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸、顺式
‑2‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸、3
‑
异丙基丙烯酸、反式
‑3‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸、顺式
‑3‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸、2
‑
异丙基丙烯酸、三甲基丙烯酸、2
‑
甲基
‑
3,3
‑
二乙基丙烯酸、3
‑
丁基丙烯酸、2
‑
丁基丙烯酸、2
‑
戊基丙烯酸、2
‑
甲基
‑2‑
己烯酸、反式
‑3‑
甲基
‑2‑
己烯酸、3
‑
甲基
‑3‑
丙基丙烯酸、2
‑
乙基
‑3‑
丙基丙烯酸、2,3
‑
二乙基丙烯酸、3,3
‑
二乙基丙烯酸、3
‑
甲基
‑3‑
己基丙烯酸、3
‑
甲基
‑3‑
叔丁基丙烯酸、2
‑
甲基
‑3‑
戊基丙烯酸、3
‑
甲基
‑3‑
戊基丙烯酸、4
‑
甲基
‑2‑
己烯酸、4
‑
乙基
‑2‑
己烯酸、3
‑
甲基
‑2‑
乙基
‑2‑
己烯酸、3
‑
叔丁基丙烯酸、2,3
‑
二甲基
‑3‑
乙基丙烯酸、3,3
‑
二甲基
‑2‑
乙基丙烯酸、3
‑
甲基
‑3‑
异丙基丙烯酸、2
‑
甲基
‑3‑
异丙基丙烯酸、反式
‑2‑
辛烯酸、顺式
‑2‑
辛烯酸、反式
‑2‑
癸烯酸、α
‑
乙酰氧基丙烯酸、β
‑
反式
‑
芳氧基丙烯酸、α
‑
氯
‑
β
‑
E
‑
甲氧基丙烯酸、甲基马来酸、二甲基马来酸、苯基马来酸、溴马来酸、氯马来酸、二氯马来酸、氟马来酸、二氟马来酸、马来酸氢壬基酯、马来酸氢癸基酯、马来酸氢十二烷基酯、马来酸氢十八烷基酯、马来酸氢氟基烷基酯、马来酸酐、甲基马来酸酐、二甲基马来酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯醛、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酰氟、甲基丙烯酰溴及其组合构成的群组。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含羧酸盐基团的单体选自由丙烯酸盐、甲基丙烯酸盐、巴豆酸盐、2
‑
丁基巴豆酸盐、肉桂酸盐、马来酸盐、马来酸酐盐、富马酸盐、衣康酸盐、衣康酸酐盐、4,4
‑
二甲基衣康酸盐、2
‑
乙基丙烯酸盐、异巴豆酸盐、顺式
‑2‑
戊烯酸盐、反
式
‑2‑
戊烯酸盐、当归酸盐、惕格酸盐、3,3
‑
二甲基丙烯酸盐、3
‑
丙基丙烯酸盐、反式
‑2‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸盐、顺式
‑2‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸盐、3
‑
异丙基丙烯酸盐、反式
‑3‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸盐、顺式
‑3‑
甲基
‑3‑
乙基丙烯酸盐、2
‑
异丙基丙烯酸盐、三甲基丙烯酸盐、2
‑
甲基
‑
3,3
‑
二乙基丙烯酸盐、3
‑
丁基丙烯酸盐、2
‑
丁基丙烯酸盐、2
‑
戊基丙烯酸盐、2
‑
甲基
‑2‑
己烯酸盐、反式
‑3‑
甲基
‑2‑
己烯酸盐、3
‑
甲基
‑3‑
丙基丙烯酸盐、2
‑
乙基
‑3‑
丙基丙烯酸盐、2,3
‑
二乙基丙烯酸盐、3,3
‑
二乙基丙烯酸盐、3
‑
甲基
‑3‑
己基丙烯酸盐、3
‑
甲基
‑3‑
叔丁基丙烯酸盐、2
‑
甲基
‑3‑
戊基丙烯酸盐、3
‑
甲基
‑3‑
戊基丙烯酸盐、4
‑
甲基
‑2‑
己烯酸盐、4
‑
乙基
‑2...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦镖，江英凯，董杨坚，
申请(专利权)人：广东省皓智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：