静电纺丝法制备聚酰亚胺及聚酰亚胺/钯复合纳米纤维膜

摘要

静电纺丝制备的纳米纤维膜具有超高的比表面积和极高的孔隙率而被广泛应用于各种实验研究和生产制造。聚酰亚胺作为高性能聚合物，其优异的机械、介电、热学等性能使其在各个领域都有广泛的应用。聚酰亚胺和聚酰亚胺/金属复合纳米纤维膜因其高比表面积和尺寸优势越来越受到人们的重视。论文采用静电纺丝法制备聚酰亚胺纳米纤维膜，在此基础上对其进行锂电池隔膜的应用研究和负载金属纳米粒子的研究。
　　 采用溶液缩聚法合成不同粘度的聚酰胺酸溶液，通过电纺制备的纳米纤维直径随着纺丝距离增加而降低、所加电压的增加而降低、纺丝液粘度的增加而升高。
　　 将纳米纤维膜作为锂电池隔膜安装成锂电池后测试电池电化学性能。在同一个充放电倍率下，锂电池的容量和能量都保持良好的稳定性并且优于商业隔膜。其中PMDA-ODA体系的容量相对较高，在0.1C下达到170mAh.g-1而BPDA-pPDA和6FDA-ODA分别为163mAh.g-1和162 mAh.g-1以下。
　　 采用碱液刻蚀法成功制备出具有交联点和交联程度可控的纳米纤维膜。将其作为隔膜后，对电池进行电化学性能表征，结果显示在保持电池良好电化学性能的同时，交联结构纤维膜具有更高的力学性能，其中6FDA-ODA体系纤维膜力学性能达到29MPa。且BPDA-pPDA、PMDA-ODA、6FDA-ODA三种体系交联结构的纤维膜5wt％失重温度分别为513℃、519℃、521℃。
　　 以不同钯金属母液和不同聚酰亚胺基体为基础，通过原位一体法成功制备出聚酰亚胺/钯金属复合纤维。本实验中，以PMDA-ODA体系为基体，以PdCl2、乙酰丙酮和DMF为母液制备形貌较好的聚酰亚胺/钯金属复合纤维。