一种交联型聚酰亚胺膜及其制备方法和应用

本发明属于聚酰亚胺材料制备和应用领域，具体涉及一种交联型聚酰亚胺膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、可充电锂离子电池具有工作电压大、能量密度高、循环寿命长、绿色节能环保等优点，已成功应用于电子产品、电动汽车和储能系统中，成为现今最主流的绿色储能材料之一。在可充电锂离子电池的基本组成部分中，电池隔膜被誉为锂离子电池的“第三级”，其一是作为正极和负极之间的物理屏障，防止正负极材料的直接接触而触发的电池短路现象；二是在液体电解质充放电循环过程中提供多孔通道为锂离子迁移提供隧道，促进锂离子在电池内部的自由迁移。可见，锂离子电池隔膜直接影响着电池的整体安全性和电化学性能。

2、目前已有大量从制备方法、隔膜材料入手进行隔膜改性的研究。

3、聚酰亚胺作为一种高性能的特种功能聚合物材料，具有出色的耐热性、耐化学腐蚀性和优异的介电性能。由聚酰亚胺制备的电池隔膜具有优异的耐高温性能以及良好的电解液亲和能力，有望成为下一代高性能锂离子电池隔膜的材料。在常规的聚酰亚胺隔膜中采用均苯四甲酸酐和4,4'-二氨基二苯醚(pmda-oda)聚合制作的聚酰亚胺隔膜的具有较高的成本优势。但是由于pmda-oda的玻璃化转变温度太高，无纺布纤维无法熔接，因此基于pmda-oda制备得到的无纺布隔膜力学强度很低，不能满足现代卷绕工艺的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种交联型聚酰亚胺膜的制备方法，该制备方法在聚酰亚胺纳米纤维表面引入第三组分将聚酰亚胺纳米纤维粘接，引入第三组分的工艺简单，制备出的交联形貌好。

2、本发明的又一目的在于提供一种交联型聚酰亚胺膜，该膜由第三组分高分子将分离的聚酰亚胺纳米纤维粘接而成，该膜的热稳定性好、尺寸稳定性好、力学强度高；同时当该膜作锂电池的隔膜时，在一定程度上提高锂离子电池的离子迁移数。

3、本发明所述的一种交联型聚酰亚胺膜的制备方法，包括下述步骤：

4、将聚酰亚胺纳米纤维膜在一定浓度的第三组分高分子溶液中浸润一段时间后取出，经真空干燥，得到交联型聚酰亚胺膜。

5、与现有技术相比，本发明提供的将聚酰亚胺纳米纤维膜浸润在一定浓度的第三组分高分子溶液中，利用高分子的粘接作用将分离的聚酰亚胺纳米纤维交联起来，得到拉伸强度高的交联型聚酰亚胺膜的制备方法，制备工艺简单，交联效果好。

6、进一步地，所述聚酰亚胺纳米纤维膜为静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜或离心纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜。

7、进一步地，所述第三组分高分子溶液的溶质为聚酰胺酸，聚丙烯酸，聚丙烯酸锂，聚丙烯腈，聚乙烯基吡咯烷酮，聚砜，聚醚砜，聚己内酯中的一种或多种。

8、进一步地，所述第三组分高分子溶液的溶质的分子量控制在10000～500000。

9、进一步地，所述第三组分高分子溶液的溶质质量分数为0.1％～10％。

10、进一步地，所述第三组分高分子溶液的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，n-甲基吡咯烷酮，γ-丁内酯，四氢呋喃中的一种或多种。

11、进一步地，所述浸润的时间为(0.1～24)h。

12、进一步地，所述静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝参数为：纺丝正电压(+5～+20)kv，纺丝负电压(-20～-2)kv，接收距离(5～25)cm，滚轮转速(50～2000)r/min，推进速度(0.1～10)ml/h，电纺时间(0.5～10)h。

13、同时，根据上述任一项所述的制备方法制备的交联型聚酰亚胺膜，由第三组分高分子将分离的聚酰亚胺纳米纤维粘接起来形成具有交联形貌的交联型聚酰亚胺膜。

14、相对于现有技术，本发明提供的交联型聚酰亚胺膜，采用第三组分高分子将分离的聚酰亚胺纳米纤维粘接起来，使该膜的热稳定性好、尺寸稳定性好、力学强度高；同时，起粘接作用的第三组分高分链上存在较多的极性官能团，当该膜作锂电池的隔膜时，在一定程度上提高锂离子电池的离子迁移数。

15、同时，根据上述的交联型的聚酰亚胺膜，制作成电池隔膜在锂离子电池领域应用。

16、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种交联型聚酰亚胺膜的制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纳米纤维膜为静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜或离心纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三组分高分子溶液的溶质为聚酰胺酸，聚丙烯酸，聚丙烯酸锂，聚丙烯腈，聚乙烯基吡咯烷酮，聚砜，聚醚砜，聚己内酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三组分高分子溶液的溶质的分子量控制在10000～500000。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三组分高分子溶液的溶质质量分数为0.1％～10％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三组分高分子溶液的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，n-甲基吡咯烷酮，γ-丁内酯，四氢呋喃中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸润的时间为(0.1～24)h。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝制备的聚酰亚胺纳米纤维膜的静电纺丝参数为：纺丝正电压(+5～+20)kv，纺丝负电压(-20～-2)kv，接收距离(5～25)cm，滚轮转速(50～2000)r/min，推进速度(0.1～10)ml/h，电纺时间(0.5～10)h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的交联型的聚酰亚胺膜，其特征在于：由第三组分高分子将分离的聚酰亚胺纳米纤维粘接起来形成具有交联形貌的交联型聚酰亚胺膜。

10.根据权利要求9所述的交联型的聚酰亚胺膜，制作成电池隔膜在锂离子电池领域应用。

技术总结本发明涉及一种交联型聚酰亚胺膜的制备方法，通过将聚酰亚胺纳米纤维膜在一定浓度的第三组分高分子溶液中浸润一段时间后取出，经真空干燥，得到交联型聚酰亚胺膜。该方法利用高分子的粘接作用将分离的聚酰亚胺纳米纤维交联起来，制备工艺简单，交联效果好；且制备出的交联型聚酰亚胺膜拉伸强度高，由该膜制成的锂离子电池隔膜可提升隔膜的锂离子迁移数。技术研发人员：张艺,黄海滔,蒋星,刘四委,池振国,许家瑞受保护的技术使用者：中山大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29