专利名称：一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种共聚聚酰亚胺及其制备方法和应用，具体涉及一种聚酰亚胺纳米 纤维非织造布、制备方法及其作为电池隔膜的应用。
背景技术：
化学电源是现代生活中极其重要的组成部分，如手机电池、正在发展中的汽车动 力电池等都是人类追求高质量生活不可或缺的产品。而电池的安全性是人们关注的重大科 技问题和社会责任问题，开发安全电池隔膜是解决电池安全性问题的一个技术关键。目前 电池工业中使用的聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)之类的电池隔膜由于熔融温度低及热收缩比 过高的原因而不能保证其在较高温度下的完整性，在过热、过充电等情况下，经常出现由于 热致收缩甚至融化造成电池隔膜破裂，发生电池内部短路导致热失控和爆炸等严重事故。 因此，开发耐热性好和抗热收缩的材料并将其应用于电池隔膜成为解决化学电源安全性问 题的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗撕裂性强、孔隙率高、能耐高低温及机械性能优异等 特性的共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布。本发明的另一目的是提供本发明的一种聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法。本发明的又一目的是将聚酰亚胺纳米纤维非织造布应用于电池隔膜。为达到以上目的，本发明采用的技术方案如下本发明的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其是由下述(I)、(II)、(III)、 (IV)四类单体中的三种以上单体共聚成共聚聚酰胺酸，再经静电纺丝、亚胺化而成
权利要求
一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在于其是由下述(I)、(II)、(III)、(IV)四类单体中的三种以上单体共聚成共聚聚酰胺酸，再经静电纺丝、亚胺化而成H2N R2 NH2(III)，H2N R4 NH2 (IV)，其中共聚聚酰亚胺具有以下化学结构通式n值为50 300之间的自然数，m值为50 300之间的自然数，R1、R3为C4 C30的四酸二酐单体的残基结构，R2、R4为C6 C30二胺单体的残基结构，共聚反应中四酸二酐单体总物质的量与二胺单体的总物质的量之比始终保持为1∶1。FSA00000295516400011.tif,FSA00000295516400012.tif
2.根据权利要求1所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在于所 述的共聚聚酰亚胺纳米纤维是由上述(I)、(III)、(IV)或者(II)、(III)、(IV)三种单 体共聚，其中三种单体的摩尔比为(I) (III) (IV)或(II) (III) (IV)= [1]
。
3.根据权利要求1所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在于所 述的共聚聚酰亚胺纳米纤维是由上述(I)、(II)、(III)或者(I)、(II)、(IV)三种单 体共聚，其中三种单体的摩尔比为(I) (II) (III)或(II) (III) (IV)=
[1]。
4.根据权利要求1所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在于所述的 共聚聚酰亚胺纳米纤维是由上述(I)、(II)、(III)、(IV)四种单体共聚，其中四种单体的摩尔比关系为[
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在 于其中札、R3分别选自以下四酸二酐残基结构
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在 于其中r2、R4分别选自以下二胺残基结构OCH3H O-二苯醚二胺残基 对苯二胺残基<y<y Xy二苯基甲烷二胺残基间苯二胺残基联苯二胺残基H3C联苯二胺残基苯氧基二苯砜二胺残基2-甲基二苯醚二胺残基 苯氧基三苯氧膦二胺残基 苯氧基双酚A 二胺残基苯二醚二胺残基(CH3),__^`2. 6-吡啶二胺残基CH3`2 1 H-CH^C`2，6_嘧啶联二苯二胺残基 (3，3' - 二甲基)二苯甲烷二胺残基CH3二苯氧基二苯甲酮二胺残基 5-甲基间苯二胺残基中的一种。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，其特征在 于所述的共聚的酰亚胺纳米纤维非织造布的断裂伸长率为20-30%、孔隙率为80-86%、 拉伸强度20-25MPa、电击穿强度IXlO7-L 5 X 107V/m、热分解温度为510_560°C。
8.如权利要求1所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法，其特征在 于该制备方法包括(1)将三种以上的所述的二酐、二胺单体提纯后，与适量的溶剂一起加入到聚合反应釜 中，搅拌反应一段时间。得到共聚聚酰胺酸(聚酰亚胺前体)溶液，并将该共聚聚酰胺酸溶 液在高压电场中实施静电纺丝，用不锈钢滚筒为收集器，收集得到共聚聚酰胺酸纳米纤维 非织造布；(2)将上述所得的共聚聚酰胺酸纳米纤维非织造布置于高温炉中，加热亚胺化。
9.根据权利要求8所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法，其特征在 于所述的溶剂为极性溶剂。
10.根据权利要求8所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法，其特征 在于所述的极性溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)或者N，N- 二甲基乙酰胺(DMAC)。
11.根据权利要求8所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法，其特征 在于所述的反应釜的聚合反应温度为0-30°C，反应时间为1-10小时，高压电场的电场强 度为 250-300Kv。
12.根据权利要求8或11所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布的制备方法， 其特征在于所述的亚胺化过程的升温程序为以20°C /min的升温速度从室温加热到 200-250°C，在该温度下停留30min，然后以5°C /min的升温速度加热至330_370°C，并在该 温度下停留30min，然后切断电源。
13.如权利要求1所述的一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布用于电池隔膜。全文摘要
本发明涉及一种共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布及其制备方法和应用。本发明以四酸二酐单体和二胺单体为反应，以高极性溶剂为反应媒介，在反应釜中通过机械搅拌，进行缩合聚合，形成共聚聚酰胺酸溶液，将该共聚聚酰胺酸溶液通过高压电场实施静电纺丝，加工成共聚聚酰胺酸纳米纤维非织造布，并在高温下将该非织造布亚胺化，制得一种抗撕裂性强、孔隙率高、能耐高低温及机械性优异等特性的共聚聚酰亚胺纳米纤维非织造布，主要应用于电池隔膜和电容器隔膜。
文档编号D01F6/78GK101974828SQ20101050134
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者任金生, 何平, 侯豪情, 匡晓明, 吕晓义, 周小平, 程楚云, 陈水亮 申请人:江西先材纳米纤维科技有限公司