静电纺丝法制备聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物锂离子电池隔膜及性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶液为溶剂,通过静电纺丝技术制备了聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)纳米纤维膜,并对纺丝工艺及纤维膜的性能进行了详细研究。结果表明:PVDF-HFP纤维膜的最佳纺丝工艺条件为:纺丝液浓度为0.26g/mL、溶剂DMF与丙酮的体积比为7∶3、纺丝电压为20kV、纺丝温度为30℃。制备的PVDF-HFP纤维膜中纤维直径主要分布在150～300nm,膜的熔点为157.94℃,拉伸强度为10.09MPa,断裂伸长率为74.34%,孔隙率达84%,吸液率达到570%。     

静电纺丝法制备聚偏氟乙烯(PVDF)及其复合纳米纤维的应用与发展前景

聚偏氟乙烯(PVDF)机械强度高、耐辐射性好且具良好的化学稳定性,在诸多领域有着广泛的应用。当其尺度达到纳米级时,其纳米材料具有更多优异的性能。静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的简单有效的方法,目前已成功制备出多种不同种类的纳米纤维,在制备功能性纳米纤维方面也取得了显著成果。本文综述了近几年电纺法制备的PVDF及其复合纳米纤维材料在医学、环境工程、电工电气及纺织领域的应用现状;指出静电纺PVDF及其复合纳米纤维面临的问题及发展前景。     

聚偏氟乙烯-沸石复合锂电隔膜的制备及性能

针对传统聚烯烃类锂离子电池隔膜的耐温性差和电解液亲和性差的问题,本实验以微孔沸石纳米粒子和聚偏氟乙烯树脂(PVDF)为主要原料,通过相转化法制备了综合性能优异的沸石/PVDF复合锂电隔膜。结果表明:与商用聚乙烯(PE)膜相比,所制备的沸石/PVDF复合隔膜具有更加发达的孔道结构,其孔隙率超过70%,约为PE膜的2倍。沸石/PVDF复合膜的耐高温性和电解液润湿性明显优于PE膜和纯PVDF膜,经过160℃、0.5h的高温处理后,复合膜的热收缩率仅为5%,而PE膜已完全融化,收缩率达到100%,PVDF膜收缩率超过50%;沸石/PVDF复合膜的电解液接触角仅为7.4°,而PE膜和PVDF膜的接触角高达42.5°和31.7°。受益于丰富的孔道结构和良好的电解液吸收/保持能力,沸石/PVDF复合膜所装配锂离子电池的倍率放电容量高于PE膜,同时,该复合膜装配电池的循环性能也优于传统聚乙烃隔膜。     

湿法制备聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物隔膜的研究

采用湿法以PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯)为本体聚合物制备了聚合物锂离子电池用隔膜.正交实验结果分析表明,工艺条件中静置时间和水浴温度为主要影响因素,并研究了这两个因素对隔膜形貌和电化学性能的影响.采用交流阻抗技术和PC(碳酸丙烯酯)浸入实验分别测定了隔膜的电导率和吸液率.采用最佳的工艺条件:搅拌温度/静置时间/空气湿度/水浴温度为55℃/10min/45%/40℃制备的聚合物隔膜装配电池,首次充放电效率为87%,放电比容量335mAh/g,充电比容量291mAh/g,表现出良好的电化学性能.     

聚合物共混对聚偏氟乙烯超滤膜结构与性能的影响

根据聚合物共混焓变、绝对黏度及凝胶点值,考察了4种聚合物(聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))与聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)铸膜液体系的共混相容性。利用凝胶相转化动力学及原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、亲水接触角和泡点压力等检测手段,分析了水凝胶浴中4种添加剂对PVDF超滤膜成膜过程及膜结构与性能的影响。结果显示,4种添加剂与PVDF/DMAc的共混相容性顺序为PEG>PVP>PVA>PMMA。共混体系均以液液分相为主;其中PEG、PVP共混PVDF体系以瞬时分相为主,膜内部有大孔,表皮层及支撑层较为致密。PMMA和PVA共混PVDF体系有延时分相和液固分相行为,膜表面多孔、内部有大孔且亚层疏松。共混优化了PVDF超滤膜结构。PVA能有效提高膜亲水性能。     

POSS-(PMMA46)8浸渍涂覆商业PP隔膜的结构与性能

为了提高锂离子电池的安全性能,降低其界面阻抗,选用既具有优异耐热性能又与聚合物有良好相容性的POSS杂化聚甲基丙烯酸甲酯(POSS-(PMMA 46 ) 8)作为改性剂,通过在商业聚丙烯(PP)隔膜上浸渍POSS-(PMMA 46 ) 8制备改性商用PP隔膜,分析隔膜的力学性能、热收缩性能、界面性能、离子电导率及电化学性能。结果表明:当POSS-(PMMA 46 ) 8质量分数为40%时,复合膜的孔丰富均一,润湿性最佳,拉伸强度是未改性前的5.34倍,且在160℃/1h下具有较高的热稳定性。此复合膜电导率为1.35×10 -3 S/cm,与电极的界面阻抗由原来的743Ω降为152Ω;Li/改性隔膜/LiFePO 4扣式电池的充放电循环稳定性较好,低倍率下的电池容量与商业PP隔膜相当。     

聚偏氟乙烯/纳米二氧化硅/超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜的制备

通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先研究了纳米二氧化硅(SiO2)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中的添加量对PVDF/SiO2共混溶液静电喷涂的影响,确定最佳喷涂条件。然后在UHMWPE膈膜上静电喷涂PVDF/SiO2微球,制备出PVDF/SiO2/UHMWPE复合隔膜。最后,对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能进行测试。结果表明,该隔膜的孔隙率从46.5%提高到63.1%;纵向热收缩率从2.6%降低到1.3%;在0.2C充放电倍率下,首次放电比容量比相应的UHMWPE隔膜提高了32.5%,经过50次循环,放电比容量稳定,保持在155.7mAh/g左右。     

NIPS法聚偏氟乙烯超滤膜的制备与应用

非溶剂相分离（NIPS）制膜方法是20世纪60年代发明的一种高效的制膜方法。利用该法制备的不对称膜结构赋予膜优异的选择渗透性能,膜孔结构易于调控,已经成为当前聚合物分离膜研究及商业化生产中普遍采用的方法。聚偏氟乙烯（PVDF）具有优异的综合性能,成膜性能佳,可利用NIPS法制膜。NIPS法PVDF膜的研制、膜结构控制方法及应用研究受到国际膜研究者广泛关注,是分离膜领域热点之一。本文分别针对NIPS法PVDF超滤膜制备的相分离原理研究、膜结构控制方法及膜应用研究等关键研究进展作简要介绍。     

聚偏氟乙烯压电薄膜的制备及结构

采用溶液浸渍提拉法制备了β型PVDF压电聚合物薄膜,采用X衍射、扫描电镜等手段测定了PVDF薄膜的物相结构,结晶形态及薄膜厚度等.结果表明,基板的诱导作用使PVDF在较低温度下结晶形成极性的正交β相晶,在较高温度下结晶形成非极性的单斜相α晶.在低温下得到的PVDF薄膜中β晶呈典型的球晶结构,晶粒粒径随着膜厚的增加而增大,α晶体颗粒的堆积疏松,薄膜致密性差;在较高温度下形成的α晶相,以二维生长为主,晶粒大小随着膜厚的增加基本上保持不变,晶颗粒间接触紧密,薄膜致密性好.     

悬浮法氯化聚偏氟乙烯的合成与性能

采用悬浮法合成了含氯量为1．O％～16．3％的氯化聚偏氟乙烯并考察了其性能。聚偏氟乙烯(PVDF)经氯化改性后，其结晶性与粘度下降，而溶解度和附着力增加。从而克服了PVDF不溶于普通溶剂、对基材的附着力差且需高温烘烤等缺点，扩大了PVDF在涂料领域的应用范围。     

Eu3+掺杂的聚偏氟乙烯/聚氨酯多功能复合纤维的制备与性能

通过静电纺丝方法制备一种掺杂Eu~(3+)的红色荧光、压电兼具弹性的聚偏氟乙烯(PVDF)/聚氨酯(PU)多功能复合纳米纤维,研究了不同混合溶剂体系(二甲基甲酰胺/丙酮混合溶剂和二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂体系)、不同铕配合物的掺杂对复合纳米纤维结晶结构、形貌、荧光性能、压电性能及拉伸性能的影响。研究结果表明,在PVDF中加入PU可制备弹性压电材料,同时掺杂稀土Eu~(3+)既可以起到成核剂作用诱导PVDF/PU复合纤维电活性β相的产生,还能赋予弹性压电材料的荧光性能,故Eu-PVDF/PU膜具备荧光、压电兼具弹性等性能,除在能量收集、可穿戴电子设备及传感器领域应用外,因Eu-PVDF/PU主体中的非对称Eu~(3+)场有利于调节红色,还可用于光电传感器、发光二极管、激光器等领域。     

两性离子聚合物表面改性的聚偏氟乙烯抗污染膜的制备及性能

提高聚偏氟乙烯(PVDF)抗污染性能是改善PVDF应用效果的重要途径。文中通过自由基聚合的方法将抗污染材料——两性离子类化合物磺酸甜菜碱(DMAPS)接枝到碱处理过的PVDF膜表面。研究了接枝DMAPS后,PVDF膜表面的结构与性能变化,并初步探讨了改性后的PVDF膜对牛血清蛋白的吸附性能。结果表明,在PVDF膜表面接枝DMAPS后,膜表面孔洞减小,亲水性提高。虽然改性后的PVDF膜通量有所下降,但通过牛血清蛋白(BSA)的振荡吸附实验发现,两性离子改性膜表现出良好的抗蛋白质吸附性能。与PVDF原膜相比,改性膜在BSA溶液中通量下降率小,用水清洗后膜通量恢复率高。     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜的结构及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为膜材料和稀释剂,采用热致相分离法(TIPS法)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜.通过差示扫描量热仪(DSC)测试了不同混合体系的固-液相分离温度,利用扫描电镜(SEM)观察和研究了稀释剂、冷却条件、聚合物浓度对膜断面微观结构的影响.     

改性聚偏氟乙烯超滤膜的制备与性能的研究

以接枝马来酸酐的改性聚偏氟乙烯(PVDF-g-MAH)为膜材料,采用浸没沉淀相转化方法制备超滤膜.在绘制PVDF-g-MAH-溶剂-水体系的三元相图基础上,研究并讨论铸膜液中溶剂体系、聚合物浓度以及添加剂浓度配比对膜性能和结构的影响,比较了接枝前后超滤膜的亲水性和抗污染性.研究结果表明:在聚合物-溶剂二元体系发生相分离过程中,4种溶剂体系所需非溶剂(水)的量的顺序为:DMAC>NMP>DMF>DMSO;以DMAC溶剂制备的铸膜液,制得的膜表面相对致密,纯水通量小,截留率高;随着聚合物浓度的提高,膜的通量下降,截留率提高;同时SEM照片也显示了随聚合物浓度的增加,超滤膜表层趋于致密,支撑层指状孔孔径缩小,孔数增多;超滤试验结果表明,在截留率相同的前提下,用PVDF制备的超滤膜纯水通量为104.6 L/(m2·h),而PVDF-g-MAH制得的超滤膜纯水通量为230L/(m2·h),同时对比了连续超滤BSA溶液12 h后的膜通量衰减状况,两种膜的通量的衰减率分别为36%和15.4%,表明以改性材料制备的超滤膜的亲水性和抗污染性能均得到提高.     

聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的化学改性研究进展

主要介绍了近年国内外锂离子电池聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的化学改性研究进展。对组成聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合聚合物电解质的隔膜、增塑剂、锂盐的研究现状及机理做了总结,并展望了聚合物电解质的发展前景。     

聚偏氟乙烯/多壁碳纳米管电磁屏蔽复合薄膜的制备与性能

导电聚合物基电磁屏蔽复合材料以低渗透阈值和轻薄可加工为重要研究目标。论文采用多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电填充颗粒、聚乙烯吡咯烷酮PVP K30作为分散剂,通过简单的溶液混合和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）非织造布刮膜法制备出具有三维网状的聚偏氟乙烯（PVDF）/MWCNTs复合薄膜。通过旋转黏度计测试得出MWCNTs质量分数低于5%时易于保存和加工;通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四探针电阻率测量仪、矢量网络分析仪以及接触角测试仪的分析结果得出,当MWCNTs质量分数在3%附近时达到渗流阈值,复合材料的β相增加明显,MWCNTs分散均匀,结晶性能良好,3 mm和5 mm的复合薄膜导电率增长率分别高达90.20%和72.20%,电磁屏蔽增长率分别高达57.41%和45.84%,并且MWCNTs含量会正向影响薄膜的导电、电磁屏蔽和润湿性能,所得的导电PVDF基薄膜在较薄厚度时具有优异的EMI屏蔽性能,可应用于轻薄可加工的穿戴设备领域。     

复合增强聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备研究

提出了一种新的中空纤维膜增强方法.采用非溶剂致相分离法,将聚偏氟乙烯铸膜液和作为基膜的高固含量聚偏氟乙烯铸膜液,与芯液一起,通过特殊结构的纺丝喷头同时挤出,制备复合增强的聚偏氟乙烯中空纤维膜.期望复合膜保持原有孔径和高通量,同时具有更高的断裂强力.研究了复合层配方对膜结构和性能的影响.结果表明,随着复合层聚偏氟乙烯固含量减少,靠近外皮层的指状孔结构向大空穴结构转化,外表面开孔数和孔径增加,纯水通量增大,断裂强力有所减小.