一种聚芳醚酮多孔材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种聚芳醚酮多孔材料及其制备方法。

背景技术：

1、电池隔膜是锂离子电池中的重要组成部分,对于保证锂离子电池安全高效运行具有重要意义。目前市场上应用最广泛的聚烯烃隔膜热性能较差，当锂离子电池内部产生异常高温时,聚烯烃隔膜会发生收缩，导致电池正负极直接接触进而造成短路,会引发严重的火灾或爆炸事故,因此耐高温的锂电池隔膜的研究与制备具有重要的意义。酚酞基聚芳醚酮是一种综合性能优异的高性能树脂，具有无定形结构，可以溶于多种有机溶剂，通过溶液法制备不同厚度的膜材料。由于酚酞基聚芳醚酮具有大的侧基和自由体积，能够吸附更多的二氧化碳小分子，因此可以采用超临界二氧化碳发泡的方式得到具有微纳孔结构的聚芳醚酮多孔材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够应用于锂电池隔膜的耐高温聚芳醚酮多孔材料，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明首先提供了一种聚芳醚酮多孔材料，所述聚芳醚酮多孔材料具有式(i)所示结构：

3、

4、其中m,n为重复单元摩尔比，0.5≤m≤1,0≤n≤0.5，m+n＝1；

5、ar选自中a-f中的一种：

6、

7、优选的，所述聚芳醚酮多孔材料具有式(ii)、式(iii)或式(iv)中任意一种结构：

8、

9、优选的，所述聚芳醚酮多孔材料的孔径大小50nm-800nm。

10、另外，本发明还提供了一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

11、(1)将酚酞、第二双酚单体、4，4-二卤二苯甲酮、环丁砜、碳酸钾、带水剂依次加入反应容器，在氮气保护的情况下，回流带水反应1-3h，然后排出带水剂及产生的水，并升温后反应2-5h，结束反应，再加n,n-二甲基乙酰胺(dmac)稀释，最后在乙醇-水的混合沉淀液中进行沉淀，粉碎，并用去离子水煮沸煮洗5-6次，干燥即得到目标聚芳醚酮粉末；

12、(2)首先将聚芳醚酮粉末溶于溶剂中，配成固含量10％-25％的均匀溶液，旋涂成膜，烘干溶剂，得到聚芳醚酮薄膜。然后将聚芳醚酮薄膜置于高压釜中，密封釜体，通入二氧化碳，保持1-5h后，通过泄压阀将釜内压力快速降至常压，打开釜体取出薄膜，并迅速加热完成发泡，即得到目标聚芳醚酮多孔材料。

13、优选的，步骤(1)中所述的第二双酚单体选自a’-f’中的一种：

14、

15、优选的，步骤(1)中所述的4，4-二卤二苯甲酮选自4，4-二氯二苯甲酮、4，4-二氟二苯甲酮中的一种；

16、所述带水剂选自甲苯、二甲苯中的一种或两种；

17、所述回流带水反应温度为130℃-180℃；

18、所述升温反应温度为180℃-230℃；

19、所述乙醇-水体积比为1：1。

20、优选的，步骤(2)中所述聚芳醚酮薄膜的厚度为5-50μm。

21、优选的，步骤(2)中所述的溶剂为1，2-二氯乙烷、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)中的一种。

22、优选的，步骤(2)中所述的高压釜中压力条件为6-18mpa，温度条件为50℃。

23、优选的，步骤(2)中所述的发泡加热温度为180-230℃，其加热方式包括：油浴加热、双辊加热以及鼓风烘箱加热。

24、本发明的有益效果

25、本发明公开了一种聚芳醚酮多孔材料及其制备方法，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、本发明提供的芳醚酮多孔材料相比于现在通用的聚烯烃锂电池隔膜，本发明的聚芳醚酮多孔材料具有更高的热稳定性，玻璃化转变温度大于180℃，能够防止锂离子电池内部产生异常高温时,因隔膜收缩而使电池正负极直接接触进而造成短路，提高锂电池的安全性能。

技术特征：

1.一种聚芳醚酮多孔材料，其特征在于，具有式(i)所示结构：

2.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮多孔材料，其特征在于，所述聚芳醚酮多孔材料具有式(ii)、式(iii)或式(iv)中任意一种结构：

3.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮多孔材料，其特征在于，所述聚芳醚酮多孔材料的孔径大小50nm-800nm。

4.一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的第二双酚单体选自a’-f’中的一种：

6.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的4，4-二卤二苯甲酮选自4，4-二氯二苯甲酮、4，4-二氟二苯甲酮中的一种；

7.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述聚芳醚酮薄膜的厚度为5-50μm。

8.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶剂为1，2-二氯乙烷、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种。

9.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的高压釜中压力条件为6-18mpa，温度条件为50℃。

10.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的发泡加热温度为180-230℃，其加热方式包括：油浴加热、双辊加热以及鼓风烘箱加热。

技术总结
本发明公开了一种聚芳醚酮多孔材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该聚芳醚酮多孔材料具有式(I)所示结构，其中m,n为重复单元摩尔比，0.5≤m≤1,0≤n≤0.5，m+n＝1；相比于现在通用的聚烯烃锂电池隔膜，本发明的聚芳醚酮多孔材料具有更高的热稳定性，玻璃化转变温度大于180℃，能够防止锂离子电池内部产生异常高温时,因隔膜收缩而使电池正负极直接接触进而造成短路,提高锂电池的安全性能。

技术研发人员：王刚,夏婉莹
受保护的技术使用者：大连中科聚合新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15