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专利号: 2015105873884
申请人: 江西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种纳米复合多曲孔膜材料,它以聚酰亚胺(PI)纳米纤维非织造布为基材,基材孔隙中填充有复合纳米颗粒;其特征在于:所述的复合纳米颗粒由聚四氟乙烯纳米微球(PTFE-NP)和二氧化锆纳米颗粒(ZrO2-NP)以(7-12)/(8-13)的重量比混合构成;所述的PTFE-NP的直径在80-300nm之间;所述的ZrO2-NP的直径在50-800nm之间;所述的纳米复合多曲孔膜通过用含有(7-12)/(8-13)的重量比的PTFE-NP和ZrO2-NP复合纳米颗粒的水基混合悬浮液浸渍PI纳米纤维非织造布,使悬浮液渗透填满PI纳米纤维非织造布的孔隙,再经

100-200℃高温烘干制得;具体制备过程包括以下步骤:

1)配制水基混合悬浮液:

按重量百分比计,将7-12%的聚四氟乙烯纳米微球、8-13%的二氧化锆纳米颗粒、

0.05-0.15%的聚丙烯酸铵分散剂、1.0-2.5%的丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯共聚物粘合剂和余量的水混合得到混合液,将混合液在8000转/min的转速下乳化,形成绝对粘度在20~

30mPa·S的水基混合悬浮液;

2)制备纳米复合多曲孔膜材料:

将步骤1)配制的水基混合悬浮液在水平板上铺平形成一定厚度的悬浮液膜,然后将厚度在9-38μm之间、孔隙率在60-90%之间的电纺PI纳米纤维非织造布覆盖在所述的悬浮液膜上,悬浮液渗进PI纳米纤维非织造布中,待纳米纤维布上层湿透,揭起PI纳米纤维非织造布;

3)将步骤2)得到的PI纳米纤维非织造布先在100~120℃下热烘8~12min,再升温至

180~200℃热处理3~6min,使PTFE-NP和二氧化锆纳米颗粒间以及它们与PI纳米纤维间因粘合剂的熔融而充分粘结形成所述的纳米复合多曲孔膜材料。

2.权利要求1所述的纳米复合多曲孔膜材料,其特征在于:所述的复合纳米颗粒由PTFE-NP和ZrO2-NP以(30-42)/(38-50)的重量比混合构成。

3.权利要求2所述的纳米复合多曲孔膜材料,其特征在于:所述PTFE-NP和ZrO2-NP的重量比包括42/38、30/50或36/44。

4.一种制备权利要求1所述的纳米复合多曲孔膜材料的方法,是以低粘度聚四氟乙烯纳米微球和二氧化锆纳米颗粒水基混合悬浮液和PI纳米纤维非织造布为原材料,通过浸渍涂敷渗透的方法,将聚四氟乙烯纳米微球和二氧化锆纳米颗粒填进PI纳米纤维非织造布的孔隙中,在较低温度烘干后,升温至较高温度使粘合剂在聚四氟乙烯纳米微球和二氧化锆纳米颗粒间及纳米微球和纳米颗粒与PI纳米纤维间进行粘合;具体包括以下步骤:

1)配制水基混合悬浮液:

按重量百分比计,将7-12%的聚四氟乙烯纳米微球、8-13%的二氧化锆纳米颗粒、

0.05-0.15%的聚丙烯酸铵分散剂、1.0-2.5%的丙烯酸丁酯-丙烯酸异辛酯共聚物粘合剂和余量的水混合得到混合液,将混合液在8000转/min的转速下乳化,形成绝对粘度在20~

30mPa·S的水基混合悬浮液;

2)制备纳米复合多曲孔膜材料:

将步骤1)配制的水基混合悬浮液在水平板上铺平形成一定厚度的悬浮液膜,然后将厚度在9-38μm之间、孔隙率在60-90%之间的电纺PI纳米纤维非织造布覆盖在所述的悬浮液膜上,悬浮液渗进PI纳米纤维非织造布中,待纳米纤维布上层湿透,揭起PI纳米纤维非织造布;

3)将步骤2)得到的PI纳米纤维非织造布先在100~120℃下热烘8~12min,再升温至

180~200℃热处理3~6min,使PTFE-NP和二氧化锆纳米颗粒间以及它们与PI纳米纤维间因粘合剂的熔融而充分粘结形成所述的纳米复合多曲孔膜材料。

5.权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤3)是将步骤2)得到的PI纳米纤维非织造布先在100℃下热烘10min,再升温至200℃热处理5min。

6.权利要求1所述的纳米复合多曲孔膜材料作为非水电解质二次电池的电池隔膜或电容器隔膜的应用。