对位芳纶纳米纤维复合膜的制备与性能研究

发布时间：2018-01-18 23:53

  本文关键词： 芳纶纳米纤维 锂离子电池 隔膜 聚氨酯 聚丙烯酸　出处：《武汉纺织大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：芳纶纤维(PPTA纤维)是一种高性能纤维,具有强度大、模量高、耐热性以及耐溶剂性等优点,其分解温度高达550℃,由其制备的高性能纤维已经得到了广泛的应用。本课题将采用对位芳纶纳米纤维分别制备锂离子电池隔膜、聚氨酯/PPTA纳米纤维复合材料和聚丙烯酸/PPTA纳米纤维复合膜材料,分析所制备膜材料的结构与性能,具体内容如下:(1)本实验首先通过低温溶液缩聚法制备PPTA,然后在添加溶剂和高剪切的作用下制备出尺寸均匀的芳纶纳米纤维,最后通过真空辅助抽滤法将纳米纤维分散液制成薄膜。将芳纶隔膜作为隔膜组装电池,并且按照锂离子电池隔膜的要求对其进行一系列的测试和表征。相比于商业化隔膜PP,芳纶隔膜的力学性能优异,拉伸强度在50MPa左右。对电解液的浸润性好,接触角测试结果表明PPTA纳米纤维隔膜具有良好的亲水性能。同时芳纶隔膜热稳定性能良好,在400℃左右才开始分解,高温下仍然能保持尺寸的完整性,在150℃和200℃的条件下热处理30min,PP隔膜已经严重变形、收缩,而PPTA纳米纤维隔膜仍然完好无损。(2)将芳纶纳米纤维与聚氨酯(PU)进行共混,然后通过真空辅助抽滤的方法制备PPTA-PU复合薄膜,分析复合薄膜结构与其性能之间的关系。力学性能结果表明复合薄膜的力学性能显著提高,其最大强度可达到79.2MPa,相较于纯PU的强度(17.3MPa)提高了4.6倍。红外光谱分析表明,PPTA与PU之间形成了氢键,两者具有较强的相互作用,使得力学性能明显提升。(3)将芳纶纳米纤维与聚丙烯酸溶液共混,然后通过真空辅助抽滤的方法,制备出具有一定柔韧性的纳米增强的透明复合薄膜材料。芳纶纳米纤维的引入使得复合薄膜的亲水性能增强,接触角从55.6°降到35.0°。红外光谱结果表明聚丙烯酸和芳纶纳米纤维之间形成了氢键,提高了复合膜的力学性能,复合膜的最大强度可达85MPa,成功制备了力学性能和亲水性能优异的复合膜。
[Abstract]:Aramid fiber PPTA fiber is a kind of high performance fiber, which has the advantages of high strength, high modulus, heat resistance and solvent resistance, and its decomposition temperature is as high as 550 鈩，

本文编号：1441682