三聚氰胺甲醛树脂复合纤维材料的制备及表征

摘要

三聚氰胺甲醛树脂(MF)是一种热固性树脂，具有优良的物理性能以及化学性能。因此，MF复合材料正得到越来越广泛的应用。
　　本文主要制备了两种MF复合纤维材料。首先，通过静电纺丝的方法制备了MF基无纺布隔膜复合纤维材料，并应用于锂离子电池隔膜，提高了锂离子电池的安全性以及循环性能。其次，将MF初期聚合的溶液加入到海藻酸钠(SA)/聚乙烯醇(PVA)溶液中，通过静电纺丝的方法制备了MF/SA/PVA复合纤维材料，MF提高了SA/PVA复合纤维的可纺性。主要内容如下:
　　采用静电纺丝的方法制备了耐热的MF基锂离子电池无纺布隔膜材料。将其与商业化的聚丙烯隔膜(Celgard2500)的性能进行了对比，性能表征结果表明MF基隔膜比商业化的PP隔膜具有更高的离子电导率(0.79 mS/cm)，更宽的电化学窗口(4.7V)，更高的孔隙率(72％)以及更好的电解液润湿性能。此外，MF隔膜在静态压力下具有更高的热稳定性(180℃)在改善锂离子电池的安全性方面有很大的潜力。更重要的是，用MF基隔膜组装的锰酸锂(LiMn2O4)/石墨(C)全电池比用商业的PP隔膜组装的全电池有更好的循环性能和倍率性能。这些特点使得MF基隔膜有希望应用于锂离子电池。
　　通过静电纺丝的方法制备了MF/SA/PVA复合纤维材料，用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外分光光度计(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、拉伸强度测试仪、X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法对复合纤维进行了表征。通过与SA/PVA、MF/PVA复合纤维的性能进行了对比，发现MF可以显著降低SA/PVA复合纤维的结晶度，提高SA/PVA复合纤维的可纺性，机械拉伸强度以及热稳定性。

目录

摘要

1 前言

1．1 引言

1．2 三聚氰胺甲醛树脂概述

1．2．1 三聚氰胺甲醛树脂的性质

1．2．2 三聚氰胺甲醛树脂的反应机理研究

1．2．3 三聚氰胺甲醛树脂反应动力学

1．2．4 三聚氰胺甲醛树脂的改性研究

1．2．5 三聚氰胺甲醛树脂的研究现状以及应用

1．3 锂离子电池隔膜复合材料概述

1．3．1 锂离子电池的组成及其工作原理

1．3．2 锂离子电池隔膜的基本性能

1．3．3 锂离子电池隔膜复合材料的分类及制备方法

1．3．4 锂离子电池隔膜复合纤维材料的研究

1．4 海藻酸钠复合纤维概述

1．4．1 海藻酸钠的性质及应用

1．4．2 静电纺丝法制备海藻酸钠复合纤维的研究

1．5 静电纺丝技术制备复合纤维概述

1．5．1 静电纺丝技术

1．6 本论文的选题意义以及主要内容

2 MF基锂离子电池隔膜复合纤维材料的制备与性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及主要仪器设备

2．2．2 实验步骤

2．2．3 电极的制备及电池的组装

2．3 材料的物理性能表征

2．3．1 冷场发射扫描电子显微镜形貌测试(SEM)

2．3．2 傅里叶变换红外(FTIR)分析

2．3．3 透气率测试

2．3．4 吸液率测试

2．3．5 孔隙率测试

2．3．6 隔膜的拉伸强度测试

2．3．7 隔膜的热稳定性测试

2．4 材料的电化学性能测试

2．4．1 电化学稳定窗口测试

2．4．2 离子电导率测试

2．4．3 电池测试

2．5 结果与讨论

2．5．1 MF基隔膜的扫描电镜图

2．5．2 MF基隔膜的红外谱图分析

2．5．3 MF基隔膜的孔隙率、厚度、电解液吸液性以及接触角测试

2．5．4 MF基隔膜以及商用PP隔膜的热稳定性

2．5．5 隔膜的机械拉伸强度测试

2．5．6 隔膜的电化学稳定窗口

2．5．7 隔膜的离子导电率

2．5．8 电池循环性能

2．5．9 电池的倍率性能

2．6 本章小结

3 MF／SA／PVA复合纤维材料的制备与性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料及实验设备

3．2．2 复合纤维的制备

3．3 复合纤维的表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 复合纤维表面形貌分析

3．4．2 复合纤维红外谱图分析

3．4．3 复合纤维的结晶性分析

3．4．4 复合纤维的热性能分析

3．4．5 复合纤维的拉伸性能分析

3．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

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