通过高速气电纺丝技术制备高性能聚酰亚胺纳米纤维膜

摘要

本文简要地回顾了静电纺丝技术的发展历程及人们在该领域付出的尝试、努力和一些重要的工作；简述了聚酰亚胺材料的特性、锂离子电池及其隔膜的发展现状及存在的问题。提出了解决目前问题的方案，探索了大规模气电纺聚酰亚胺纳米纤维技术，对通过该技术制备的聚酰亚胺纳米纤维膜或布的性能进行了测试和表征，并进行了这种聚酰亚胺纳米纤维膜在锂离子电池中作为隔膜的应用尝试。 本论文的研究工作主要包括以下两部分： 1、提出并设计了新的制备聚合物纳米纤维的装置，并通过该装置探索高速气吹带电聚合物溶液进行大规模制备纳米纤维的技术，使纳米纤维的制备速度较原来的静电纺丝速度提高10倍以上；测试表明了用这种高速纺丝技术同样可以制备纤维直径接近1nm的超细聚合物纤维；同时测试也表明了通过该技术制备的聚合物纳米纤维的机械性能和普通电纺的纳米纤维没有明显区别。 2、通过高速气电纺丝技术大规模制备PMDA/ODA聚酰亚胺纳米纤维膜，并对其机械性能、热性能和透气性能进行了表征。结果表明通过气电纺丝制备的PMDA/ODA聚酰亚胺纳米纤维膜：1）、具有各向同性的机械性能；2）、具有优异的耐热性能，玻璃化转变温度为375℃，5%的热失重温度在554℃以上；3）、具有87%以上的高孔隙率和良好的透气性。这种高耐热性、高孔隙率并有适当机械强度的聚酰亚胺纳米纤维膜有望成为新一代锂离子电池隔膜。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1静电纺丝概述

1.1.1静电纺丝的发展

1.1.2电纺过程

1.1.3大规模纺丝

1.2纳米纤维的性能及应用

1.2.1纳米纤维概述

1.2.2高性能过滤膜

1.2.3复合增强

1.2.4生物应用

1.2.5防护保护

1.3聚酰亚胺

1.3.1聚酰亚胺的性能

1.3.2聚酰亚胺的加工

1.3.3聚酰亚胺的应用

1.4锂离子电池及其隔膜

1.4.1锂离子电池概述

1.4.2影响锂离子电池安全性的因素

1.4.3锂离子电池隔膜

1.5本论文研究目的和意义

第2章气电纺丝

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要试剂和仪器

2.2.2仪器

2.2.3气电纺丝装置及其原理

2.2.4高速气流对气电纺丝的加速作用

2.2.4静电纺丝和高速气电纺丝所形成超细纤维的形貌比较

2.3气电纺丝溶液的绝对黏度对纺丝直径的影响

2.4高速气电纺聚酰胺酸纳米纤维的机械性能

2.5本章小结

第3章高速气电纺聚酰亚胺纳米纤维布的制备及其性能表征

3.1引言

3.2主要试剂和仪器

3.2.1主要试剂

3.2.2仪器

3.3实验部分

3.3.1 PMDA-ODA均聚聚酰胺酸的合成

3.3.2 PMDA／ODA均聚聚酰胺酸纳米纤维膜的制备及其亚胺化

3.3.3样品的表征方法

3.3.4高速气电纺聚酰亚胺纳米纤维膜的机械性能

3.3.5高速气电纺聚酰亚胺纳米纤维膜的透气性能表征

3.3.6高速气电纺BPDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜的耐热性表征

3.3.7高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜在锂离子电池中的应用

3.4讨论

3.4.1高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜的形成

3.4.2高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜的机械性能

3.4.3高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜的耐热性

3.4.4高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜的透气性能

3.4.5高速气电纺PMDA／ODA聚酰亚胺纳米纤维膜与常用锂离子电池隔膜的比较

3.5本章小结

参考文献

个人简历

硕士期间的研究成果目录

致谢