共混PVDF/PAN納米纖維隔膜材料制備
導(dǎo)讀:本研究天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司采用PVDF和PAN紡制3種不同比例的共混納米纖維膜并進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能測試，探究不同比例共混對納米纖維膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。
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發(fā)布日期：2020-01-09 09:33【大 中 小】
據(jù)天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司了解到傳統(tǒng)的熔融拉伸制得的聚烯烴隔膜，孔隙率低、耐熱性差。而通過納米纖維制備的電池隔膜由于納米纖維本身具有的極大的比表面積，使得成形的纖維膜上有很多微孔，具有孔徑小、微孔分布均勻的特點(diǎn)，能夠滿足對隔膜材料的高孔隙率等要求。納米纖維的制造方法主要有分子技術(shù)制備法、紡絲制備法和生物制備法三大類。其中，靜電紡絲法相較于分子技術(shù)制備法和生物制備法，是一種簡單、靈活的制備纖維技術(shù)，制得的納米纖維孔隙率高、比表面積大、適用性廣。因此，在高性能電池材料開發(fā)方面，靜電紡絲納米纖維技術(shù)具有很大的前景。
本研究天津津騰實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司采用PVDF和PAN紡制3種不同比例的共混納米纖維膜并進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能測試，探究不同比例共混對納米纖維膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。PVDF納米纖維膜機(jī)械性能較好、PAN納米纖維膜孔隙率較好、熱穩(wěn)定性較高。因此基于靜電紡絲技術(shù)，并結(jié)合兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)，制備孔隙率高、拉伸性能提升、熱穩(wěn)定性好的隔膜材料，從而為開發(fā)新的安全且效率高的電池隔膜提供開發(fā)方向。
1共混納米纖維膜的孔隙率測試
表1中顯示的PVDF/PAN共混納米纖維隔膜與Celgard2400隔膜的孔隙率值，未考慮聚合物溶脹產(chǎn)生的影響。由表1可得Celgard2400的孔隙率僅為38.0%，明顯低于PVDF/PAN共混納米纖維膜樣品的孔隙率，這說明采用熔融拉伸法獲得的商用隔膜孔隙較小。同時PVDF/PAN-1、PVDF/PAN-2、PVDF/PAN-3的孔隙率分別為72.0%，69.1%，68.9%。同時也可以觀察到隨著PVDF比例的增加，共混膜的孔隙率有略微下降。這是可能因?yàn)殡S著PVDF比例的增加，混合纖維直徑變粗，從而導(dǎo)致共混膜的孔隙率降低。
2共混納米纖維膜的DSC測試
純紡PVDF在163.17℃左右出現(xiàn)放熱峰，純紡PAN在311.06℃左右出現(xiàn)強(qiáng)吸熱峰?？梢钥闯龌旌夏ぶ蠵AN成分的分解溫度與純紡PAN分解溫度接近，并隨著PAN含量的增加越來越靠近純紡PAN的分解溫度，吸熱峰面積也逐漸增大。圖6中PVDF在164℃左右出現(xiàn)了熔融放熱峰，混合膜中PVDF成分的放熱結(jié)晶峰面積隨著PVDF含量的增加而小幅度增大，但是其結(jié)晶點(diǎn)和純紡PVDF相比，未發(fā)生明顯偏移。
3天津津騰本文得出的結(jié)論
在其他紡絲條件相同的情況下，一定范圍內(nèi)紡絲速率和紡絲電壓與纖維的縱向拉伸強(qiáng)度成正比，在PVDF/PAN-2時纖維的成型結(jié)果最好。3種不同配比的共混納米纖維膜均具備較高的孔隙率，PVDF/PAN-1的孔隙率最高，孔隙率為72.0%，比Celgard2400商用PP隔膜材料高，且納米纖維膜的熱尺寸穩(wěn)定性比較好，大于Celgard2400商用PP隔膜，在130℃具備良好的熱穩(wěn)定性。共混納米纖維膜應(yīng)力隨著PVDF的含量增加而增大，PVDF/PAN-3的應(yīng)力最高，縱向應(yīng)力平均值為11.81MPa。
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