一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基隔膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)的含氟樹脂基復(fù)合隔膜，適合用于動(dòng)力電池隔膜領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]PVDF、PCTFE、PTFE等含氟樹脂基復(fù)合隔膜由于制備方便，電化學(xué)性能優(yōu)異，在動(dòng)力電池隔膜領(lǐng)域引起了極大重視，但是該種隔膜的力學(xué)性能不盡人意，其拉伸強(qiáng)度一般不超過20MPa，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。
[0003]上述復(fù)合隔膜可以通過倒相法、流延法等工藝進(jìn)行制備，為了提高復(fù)合隔膜的力學(xué)性能，多采用無機(jī)納米粒子，如A1203，Si02，BaTi03等復(fù)合摻雜，但是由于無機(jī)納米粒子易團(tuán)聚的特點(diǎn)，并不能有效的提高隔膜的力學(xué)性能，甚至?xí)硇碌膽?yīng)力集中，給隔膜帶來不必要的力學(xué)性能損失。
[0004]我們發(fā)現(xiàn)，通過靜電紡絲等方法制備的PVDF等含氟樹脂的纖維，單絲具有比相應(yīng)基體更高的力學(xué)性能，主要原因在于靜電紡絲等拉絲工藝涉及到樹脂的高速流動(dòng)和剪切，使聚合物高度取向，從而獲得增強(qiáng)的力學(xué)性能。
[0005]因此，通過靜電紡絲等工藝制備的PVDF等含氟樹脂基的纖維被用來增強(qiáng)PVDF等含氟樹脂基隔膜，由于該增強(qiáng)纖維和樹脂基同質(zhì)，具有完美的相容性能，增強(qiáng)效果顯著而持久。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基隔膜，該隔膜力學(xué)性能得到強(qiáng)化，拉伸強(qiáng)度提高50%。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基隔膜，包括:
A)基體；
B)增強(qiáng)纖維；
其中A)與B)所含的物質(zhì)都是含氟樹脂，選自于聚偏氟乙烯(PVDF)，聚三氟乙烯(PCTFE)，聚四氟乙烯(PTFE)，偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，三氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PCTFE-HFP )，四氟乙烯六氟丙烯共聚物(PTFE-HFP )，聚六氟丙烯(PHFP )，偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF-CTFE)，偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF-TFE)，三氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PCTFE-TFE)，偏氟乙烯-三氟乙烯-四氟乙烯三元共聚物(PVDF-CTFE-TFE)或偏氟乙烯-三氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-CTFE-TFE-HFP)多元共聚物中的一種或幾種，特別地，選自于PVDF或者PVDF與HFP的共聚物或共混物。
[0008]其中增強(qiáng)纖維大多采用紡絲工藝制備，優(yōu)先采用靜電紡絲工藝制備，具體地，以一定溶劑，如丙酮，NMP，DMF等，溶解含氟樹脂后，在15~30kV下，靜電紡絲，采用高速轉(zhuǎn)輪接絲裝置收集，然后烘干溶劑，即得到纖維氈。采用高速轉(zhuǎn)輪接絲裝置收集，可以使纖維高度取向，從而提高纖維強(qiáng)度，增強(qiáng)纖維的絲徑介于0.1~10 μπι之間。
[0009]針對(duì)四氟乙烯體系，由于溶解困難，優(yōu)先采用商用聚四氟乙烯纖維(如特氟綸)直接作為增強(qiáng)纖維。
[0010]復(fù)合隔膜采用倒相法，或者流延法，或者提拉法制備，具體地，前二者是將前述得到的纖維氈平鋪于基板上，然后將一定濃度的含氟樹脂溶液傾倒到基板上，流延成膜，烘干溶劑或者采用倒相法沉淀出隔膜，即得到同質(zhì)纖維增強(qiáng)的復(fù)合隔膜；而后者是將得到的纖維氈浸漬于含氟樹脂溶液中，充分浸潤(rùn)后，抽出烘干得到同質(zhì)纖維增強(qiáng)的復(fù)合隔膜。
[0011]針對(duì)四氟乙烯體系，由于溶解困難，在制備同質(zhì)纖維增強(qiáng)的復(fù)合隔膜時(shí)，優(yōu)先采用聚四氟乙烯乳液代替上述溶液。
[0012]本發(fā)明的積極效果是采用力學(xué)性能提高的含氟樹脂基纖維同質(zhì)增強(qiáng)含氟樹脂基復(fù)合隔膜，可以有效提高該隔膜的力學(xué)性能，進(jìn)而促進(jìn)該型隔膜在工業(yè)上的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]圖1為同質(zhì)纖維增強(qiáng)復(fù)合隔膜示意圖，1為增強(qiáng)纖維B)，2為基體A)。
[0014]圖2為純樹脂基隔膜拉伸曲線，該隔膜的拉伸強(qiáng)度僅為l_a。
[0015]圖3為同質(zhì)纖維增強(qiáng)的樹脂基隔膜拉伸曲線，該隔膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)到27MPa。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，在下述的具體實(shí)例中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便于更為深刻的理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。
[0017]實(shí)施例1
如圖1所示，PVDF為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜及其制備:1)靜電紡絲制備PVDF纖維，溶劑丙酮/DMF=3/7( v/v)，電壓15KV，收集距離30cm，轉(zhuǎn)輪直徑20cm，轉(zhuǎn)速300r/min，紡絲速度2ml/h，烘干即得到PVDF纖維氈，絲徑0.1~3 μ m ;2)隔膜制備，將前述纖維氈平鋪于玻璃表面，將濃度為8%的PVDF溶液(溶劑為DMF)通過流延平鋪于纖維氈表面，然后烘干，即制得PVDF為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜；相比于不用纖維氈增強(qiáng)的PVDF隔膜，強(qiáng)度從19MPa 提高到 31MPa ；
實(shí)施例2
PTFE為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜及其制備:1)特氟綸纖維氈，絲徑10 μπι ;2)隔膜制備:將前述纖維氈浸漬于PTFE乳液中3min，浸潤(rùn)完畢后，取出，真空烘干，即得到PTFE為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜；相比于不用纖維氈增強(qiáng)的PTFE隔膜，強(qiáng)度從17MPa提高到30MPa ；
實(shí)施例3
PVDF-HFP為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜及其制備:1)靜電紡絲制備PVDF-HFP纖維，溶劑丙酮/DMF=8/2 (v/v),電壓23KV，收集距離30cm，轉(zhuǎn)輪直徑20cm，轉(zhuǎn)速300r/min，紡絲速度2ml/h，烘干即得到PVDF-HFP纖維氈，絲徑3~7 μm ;2)隔膜制備，將前述纖維氈平鋪于玻璃表面，將濃度為12%的PVDF-HFP溶液(溶劑為丙酮)通過流延平鋪于纖維氈表面，然后烘干，即制得PVDF-HFP為基底的同質(zhì)纖維增強(qiáng)的隔膜；對(duì)獲得的隔膜進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試，由于同質(zhì)纖維的增強(qiáng)，相比于不用纖維氈增強(qiáng)的PVDF-HFP隔膜，強(qiáng)度從12MPa提高到27MPa(如圖2，圖3所示)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基復(fù)合隔膜，其特征在于，改復(fù)合隔膜包含以下組分:A):基體，B):增強(qiáng)纖維；其中組分A)和組分B)都是含氟樹脂；含氟樹脂選自于聚偏氟乙烯(PVDF)，或者偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物或共混物(PVDF-HFP)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基復(fù)合隔膜，其特征在于所述的增強(qiáng)纖維絲徑0.1-10 μ m0
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同質(zhì)纖維增強(qiáng)的含氟樹脂基隔膜，包括：A）基體；B）增強(qiáng)纖維；其中A）與B）所含的物質(zhì)都是含氟樹脂，選自于PVDF或者PVDF與HFP的共聚物或共混物。其中增強(qiáng)纖維大多采用紡絲工藝制備，優(yōu)先采用靜電紡絲工藝制備，具體地，以一定溶劑，如丙酮，NMP，DMF等，溶解含氟樹脂后，在15~30kV下，靜電紡絲，采用高速轉(zhuǎn)輪接絲裝置收集，然后烘干溶劑，即得到纖維氈。采用高速轉(zhuǎn)輪接絲裝置收集，可以使纖維高度取向，從而提高纖維強(qiáng)度，增強(qiáng)纖維的絲徑介于0.1~10μm之間。該隔膜力學(xué)性能得到強(qiáng)化，拉伸強(qiáng)度提高50%。
【IPC分類】H01M2/14, H01M2/16
【公開號(hào)】CN105390646
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510730414
【發(fā)明人】趙中令, 王丹, 王猛, 于力娜, 韓建, 陳慧明, 韓金磊, 潘艷春, 陳書禮, 張克金
【申請(qǐng)人】中國(guó)第一汽車股份有限公司
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日