[發明專利]使用具有酰胺化表面的聚酰亞胺納米纖維網及其設備的過濾方法

有效

• 申請號: 201180058986.2
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN103249469A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: T.J.丹尼斯;S.馬祖爾
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D71/64;H01M10/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李炳愛

技術領域

本發明涉及具有酰胺改性表面的芳族聚酰亞胺納米纖維網的制備和用途。用途包括用作過濾介質，以及用作電池尤其是鋰離子電池中的隔膜。本發明也涉及包括具有酰胺改性表面的芳族聚酰亞胺納米纖維網的過濾設備。本發明還涉及包括具有酰胺改性表面的芳族聚酰亞胺納米纖維網的多層制品，并且涉及包括所述多層制品的電化學電池。

背景技術

由于聚酰亞胺具有強度、多種環境下的化學惰性、和熱穩定性的特性組合，它在市場上已經長期受到重視。在過去的幾年里，已經制備了由聚酰亞胺制成的靜電紡紗或靜電吹制非織造納米纖維網，第一次將聚酰亞胺的高期望性能與高度多孔的片材結構組合起來。

共同未決的專利申請61/286618、61/286628、和61/286623公開了全芳族聚酰亞胺納米纖維網用作鋰離子電池和其它電化學電池中的隔膜的用途。

Honda等人的JP2004-308031A公開了通過靜電紡紗聚酰胺酸溶液接著酰亞胺化來制備聚酰亞胺納米纖維網。公開了數千種聚酰亞胺組合物，包括芳族聚酰亞胺。公開了作為電池隔膜的用途。

Jo等人，WO2008/018656，公開了非全芳族聚酰亞胺納米纖維網用作鋰電池和鋰離子電池中的電池隔膜的用途。

Hayes，歐洲專利040100581公開了將烴轉移到半滲透的、選擇性滲透的聚酰亞胺膜表面上的方法。

已知聚酰亞胺在高于100℃的溫度下是水解不穩定的。也已知將聚酰亞胺膜粘附到某些基質如環氧化物上常需要在層之間使用特殊配制的粘合劑。

對于多種最終用途，希望能夠改變芳族聚酰亞胺納米纖維網的表面化學以改善相容性、增強或減弱可潤濕性、保護表面不受化學侵襲、同時保持納米纖維網結構的孔隙率。

發明內容

在一個方面，本發明提供了包括納米纖維網的制品，所述納米纖維網包括芳族聚酰亞胺納米纖維，所述納米纖維網具有自由表面區域，其至少一部分包含仲酰胺，所述仲酰胺包含含有烴基的官能團。

在一個實施例中，所述官能團還包括包含氧、氮、或硫的官能團。在另一個實施例中，所述包括氧、氮、或硫的官能團為氨基。

在另一方面，本發明提供了化學改變芳族聚酰亞胺納米纖維網的表面的方法，所述方法包括使芳族聚酰亞胺納米纖維網在室溫至150℃的溫度范圍內接觸伯胺溶液1至240分鐘，其中所述伯胺包含含有烴基的官能團。

在一個實施例中，所述官能團還包括包含氧、氮、或硫的官能團。在另一個實施例中，所述包括氧、氮、或硫的官能團為氨基。

在另一方面，本發明提供過濾方法，所述方法包括誘導產生固體和流體的混合物濕沖擊在表面改性的聚酰亞胺納米纖維網的表面，以使所述混合物的富含流體部分傳輸通過所述表面改性的聚酰亞胺納米纖維網，而所述混合物的富含固體部分未如此傳輸；并且其中所述表面改性的聚酰亞胺納米纖維網包含含有芳族聚酰亞胺納米纖維的納米纖維網，所述納米纖維網具有自由表面區域，其至少一部分包含仲酰胺，所述仲酰胺包含含有烴基的官能團。

在一個實施例中，所述官能團還包括包含氧、氮、或硫的官能團。在另一個實施例中，所述包括氧、氮、或硫的官能團為氨基。

在另一方面，本發明提供過濾設備，所述設備包括設有用于引入待過濾混合物的第一口和用于排放濾液的第二口的外殼，所述外殼在其內包含表面改性的芳族聚酰亞胺納米纖維網，所述纖維網被密封地布置成被所述待過濾的混合物濕沖擊在其表面上，以使所述混合物的富含流體部分傳輸通過所述表面改性的聚酰亞胺納米纖維網，而所述混合物的富含固體部分未如此傳輸；并且其中所述表面改性的聚酰亞胺納米纖維網包含含有芳族聚酰亞胺納米纖維的納米纖維網，所述納米纖維網具有自由表面區域，其至少一部分包含仲酰胺，所述仲酰胺包含含有烴基的官能團。

在一個實施例中，所述官能團還包括包含氧、氮、或硫的官能團。在另一個實施例中，所述包括氧、氮、或硫的官能團為氨基。

在另一方面，本發明提供多層制品，其包括第一電極材料、第二電極材料、和設置在它們之間并接觸所述第一和所述第二電極材料的多孔隔膜，其中所述多孔隔膜包括納米纖維網，其包括芳族聚酰亞胺納米纖維，所述納米纖維網具有自由表面區域，其至少一部分包含仲酰胺，所述仲酰胺包含含有烴基的官能團。

在一個實施例中，所述官能團還包括包含氧、氮、或硫的官能團。在另一個實施例中，所述包括氧、氮、或硫的官能團為氨基。