含氟聚合物的電紡及其應(yīng)用研究.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是基于高壓電場下帶電流體產(chǎn)生高速噴射的原理發(fā)展而來，用以制備納米纖維的一種方法。所得纖維直徑一般在數(shù)十納米到數(shù)微米之間，纖維無規(guī)堆砌形成孔尺寸約0.1微米-10微米的膜，具有高的比表面積和孔隙率，可用于催化、過濾、組織工程、藥物釋放系統(tǒng)、防護(hù)服、電池隔膜等方面。本文利用靜電紡絲技術(shù)制備了含氟聚合物納米纖維膜，并對納米纖維膜的結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)、水接觸角，以及將納米纖維膜作為鋰離子電池聚合物電解質(zhì)隔膜等進(jìn)行了研究。 以N，

2、N-二甲基甲酰胺和丙酮作溶劑，研究含氟聚合物靜電紡絲工藝過程，分析了溶液濃度、混合溶劑配比、溶液流速、接收距離等因素對纖維形貌和直徑分布的影響，并測量了含氟聚合物纖維膜的力學(xué)性質(zhì)和疏水性。結(jié)果表明，紡絲溶液濃度對電紡纖維形貌有很大影響，電紡纖維直徑隨紡絲溶液濃度的增大而增大。DMF/丙酮體積比8：2的混合體系為溶劑比單純使用：DMF作溶劑配制含氟聚合物溶液電紡形成的纖維形貌清晰，直徑分布更均勻。纖維直徑隨溶液流速的增大而增大，改變接收距

3、離對纖維形態(tài)和直徑分布影響不明顯。濃度30﹪的PVDF-TFE溶液電紡所得纖維膜的拉伸強(qiáng)度為13.60MPa，而當(dāng)濃度降低到20﹪時，電紡所得纖維膜拉伸強(qiáng)度僅為5.15MPa．，而PVDF-HFP纖維膜的拉伸強(qiáng)度大都在22MPa以上。電紡含氟聚合物纖維膜的水接觸角在140°以上，遠(yuǎn)高于致密的膜材料，表明纖維膜具有良好的疏水性，并可以歸結(jié)于納米纖維膜的表面結(jié)構(gòu)。 將相分離技術(shù)與靜電紡絲技術(shù)結(jié)合起來制備了含氟聚合物納米多孔納米纖維膜

4、，并采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡等方法對纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探討，同時考察了纖維膜的力學(xué)性質(zhì)。結(jié)果顯示，納米纖維表面形成了納米孔結(jié)構(gòu)。致孔劑PVP的分子量對多孔含氟聚合物纖維表面形態(tài)有很大影響，隨著PVP分子量的增大，多孔纖維的平均直徑增大。以PVP K30為致孔劑所得含氟聚合物納米多孔納米纖維膜的拉伸強(qiáng)度最高。改變致孔劑PVP K30濃度對所得納米多孔PVDF-HFP纖維膜的力學(xué)性質(zhì)影響很小。 論文還對電紡含氟聚合物纖維膜作為鋰離子聚

5、合物電池隔膜進(jìn)行了初步研究。電紡PVDF纖維膜孔隙率為212.0﹪，吸收電解質(zhì)后室溫電導(dǎo)率達(dá)到1.92×10<'-3>S/cm，以PVP K30為致孔劑所得納米多孔PVDF納米纖維膜孔隙率和電導(dǎo)率與電紡PVDF纖維膜相差不大。電紡PVDF-HFP纖維膜孔隙率為161.4﹪，吸收電解質(zhì)后室溫電導(dǎo)率僅為0.79×10<'-3>S/cm，以PVPK30為致孔劑所得納米多孔PVDF-HFP納米維膜孔隙率和吸收電解質(zhì)后的電導(dǎo)率都明顯提高，分別達(dá)到