共混PVDF/PAN纳米纤维隔膜材料制备
导读:本研究天津津腾实验设备有限公司采用PVDF和PAN纺制3种不同比例的共混纳米纤维膜并进行结构和性能测试，探究不同比例共混对纳米纤维膜结构和性能的影响。
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发布日期：2020-01-09 09:33【大 中 小】
据天津津腾实验设备有限公司了解到传统的熔融拉伸制得的聚烯烃隔膜，孔隙率低、耐热性差。而通过纳米纤维制备的电池隔膜由于纳米纤维本身具有的极大的比表面积，使得成形的纤维膜上有很多微孔，具有孔径小、微孔分布均匀的特点，能够满足对隔膜材料的高孔隙率等要求。纳米纤维的制造方法主要有分子技术制备法、纺丝制备法和生物制备法三大类。其中，静电纺丝法相较于分子技术制备法和生物制备法，是一种简单、灵活的制备纤维技术，制得的纳米纤维孔隙率高、比表面积大、适用性广。因此，在高性能电池材料开发方面，静电纺丝纳米纤维技术具有很大的前景。
本研究天津津腾实验设备有限公司采用PVDF和PAN纺制3种不同比例的共混纳米纤维膜并进行结构和性能测试，探究不同比例共混对纳米纤维膜结构和性能的影响。PVDF纳米纤维膜机械性能较好、PAN纳米纤维膜孔隙率较好、热稳定性较高。因此基于静电纺丝技术，并结合两种聚合物的优点，制备孔隙率高、拉伸性能提升、热稳定性好的隔膜材料，从而为开发新的安全且效率高的电池隔膜提供开发方向。
1共混纳米纤维膜的孔隙率测试
表1中显示的PVDF/PAN共混纳米纤维隔膜与Celgard2400隔膜的孔隙率值，未考虑聚合物溶胀产生的影响。由表1可得Celgard2400的孔隙率仅为38.0%，明显低于PVDF/PAN共混纳米纤维膜样品的孔隙率，这说明采用熔融拉伸法获得的商用隔膜孔隙较小。同时PVDF/PAN-1、PVDF/PAN-2、PVDF/PAN-3的孔隙率分别为72.0%，69.1%，68.9%。同时也可以观察到随着PVDF比例的增加，共混膜的孔隙率有略微下降。这是可能因为随着PVDF比例的增加，混合纤维直径变粗，从而导致共混膜的孔隙率降低。
2共混纳米纤维膜的DSC测试
纯纺PVDF在163.17℃左右出现放热峰，纯纺PAN在311.06℃左右出现强吸热峰。可以看出混合膜中PAN成分的分解温度与纯纺PAN分解温度接近，并随着PAN含量的增加越来越靠近纯纺PAN的分解温度，吸热峰面积也逐渐增大。图6中PVDF在164℃左右出现了熔融放热峰，混合膜中PVDF成分的放热结晶峰面积随着PVDF含量的增加而小幅度增大，但是其结晶点和纯纺PVDF相比，未发生明显偏移。
3天津津腾本文得出的结论
在其他纺丝条件相同的情况下，一定范围内纺丝速率和纺丝电压与纤维的纵向拉伸强度成正比，在PVDF/PAN-2时纤维的成型结果最好。3种不同配比的共混纳米纤维膜均具备较高的孔隙率，PVDF/PAN-1的孔隙率最高，孔隙率为72.0%，比Celgard2400商用PP隔膜材料高，且纳米纤维膜的热尺寸稳定性比较好，大于Celgard2400商用PP隔膜，在130℃具备良好的热稳定性。共混纳米纤维膜应力随着PVDF的含量增加而增大，PVDF/PAN-3的应力最高，纵向应力平均值为11.81MPa。
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