[發明專利]交聯改性的PVDF－HFP超細纖維膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200710056880.4
• 申請日: 2007-03-06
• 公開（公告）號: CN101069821A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 袁曉燕;趙亮;李曉然;趙瑾
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D71/32
• 分類號: B01D71/32;B01D69/08
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙敬

技術領域

本發明涉及一種交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜及其制備方法，屬于偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物功能過濾膜技術。

背景技術

通過電紡的方法可以制備納米級聚合物超細纖維膜。由于具有高孔隙率、孔徑小等特點，電紡纖維膜在生物醫學、光電學和紡織工程學等領域具有廣泛應用前景。然而，由于電紡纖維的直徑通常為幾百納米，使得電紡纖維膜的力學性能一般較差，難以使之適用于力學性能要求較高的場合。

通過化學交聯的辦法，可以使電紡膜的力學性能略有提高。例如，以乙二醛交聯聚乙烯醇電紡纖維膜，不僅使之耐水性能提高了，而且其拉伸強度也稍有增加，但大大降低了其斷裂伸長率(Ding?B，Kim?HY，Lee?SC，et?al.“Preparation?andcharacterization?of?a?nanoscale?poly(vinyl?alcohol)fiber?aggregate?producedby?an?electrospinning?method”，Journal?of?Polymer?Science-Polymer?Physics2002，40：1261-1268)。加熱退火處理，是另一種對電紡纖維膜后處理提高其性能的方法，如對L-聚乳酸電紡纖維膜在180℃烘箱中持續加熱30min或60min，可使其拉伸強度由3.59MPa分別提高到4.14MPa和4.19MPa，同時斷裂伸長率由12.8％分別提高到102.5％和35.5％(You?Y，Lee?SW，Lee?SJ，et?al.“Thermal?interfiber?bonding?ofelectrospun?poly(L-lactic?acid)nanofibers”，Materials?Letters?2006，60：1331-1333)。

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene，PVDF-HFP)與聚偏氟乙烯(PVDF)相比，由于主鏈上引入了-CF₃側基，使之在不影響主鏈柔性的情況下，增加了分子鏈緊密堆積的阻力，從而有效地降低其結晶能力，更有利于電解液的浸潤和離子的遷移，比均聚物PVDF更適合用于鋰離子電池之中。PVDF-HFP的玻璃化轉變溫度約為-40℃，這使得電紡后的PVDF-HFP超細纖維膜與電紡PVDF膜相比，手感發粘，不易于與接收金屬鋁箔剝離。

發明內容

本發明的目的在于給出一種交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜及其制備方法，所述的交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜具有良好的力學性能，應用廣，其制備方法過程簡單。

為達到上述目的，本發明是通過下述技術方案加以實現的：一種交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜，其特征在于，該交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜，以質量含量為10～35％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)和質量含量為90～65％的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)的直徑為50nm～500nm的超細纖維形成的厚度為10μm～60μm的超細纖維膜。

上述交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜的制備方法，其特征在于包括以下過程：在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)與丙酮按體積比為(9～6)∶(1～4)的混合溶劑中，按偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)與聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)的質量比為(6.5～9.0)∶(3.5～1.0)，首先將相對分子質量為48萬的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入混合溶劑中，在40～55℃下以轉速為100～200rpm進行攪拌至澄清溶液，然后向澄清溶液加入相對分子質量為330～875的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯以及加入按聚乙二醇二甲基丙烯酸酯質量計的0～2％的偶氮二異丁腈(AIBN)引發劑，繼續攪拌制得濃度為0.10～0.26g/mL的電紡溶液。將該電紡溶液注入到靜電紡絲裝置中的注射器中，以接收距離10cm～25cm、工作電壓5kV～30kV、流量0.1mL/h～0.5mL/h條件下靜電紡出由直徑為50nm～500nm的超細纖維形成的膜，之后，將該超細纖維膜置于真空烘箱中，于25～38℃和真空度為200Pa下干燥12～24h，去除超細纖維膜中殘留溶劑，再將超細纖維膜放入電熱鼓風干燥烘箱中于80～135℃發生交聯反應0.5～15h，制得交聯改性的PVDF-HFP超細纖維膜。