本发明专利技术公开了一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80‑83、聚甲基丙烯酸甲酯20‑22、DMF适量、纳米勃姆石2‑3、硅烷偶联剂KH5500.8‑1、去离子水适量、氧化石墨2‑3、纳米氧化锆2‑3、聚乙二醇3‑4、聚乙烯吡咯烷酮0.8‑1、聚氨酯2‑3。本发明专利技术通过一系列的工艺处理将纳米氧化锆、氧化石墨、聚氨酯等复配添加到纺丝原液中，通过静电纺丝制得纤维膜，具有良好的断裂强度、电化学稳定性，而且极大地改善了纤维膜的亲水性以及渗透性；本发明专利技术纤维膜可以用作电容器隔膜材料，安全、亲水，润湿性佳，吸液率高，能够满足高性能电容器的需求，稳定性能佳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器
，尤其涉及一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料。
技术介绍
超级电容器是一种极具市场竞争力的储能器，由于它可以实现快速充电、大电流放电，且具有10万次以上的充电寿命，在一些需要短时高倍率放电的应用中占有重要地位。混合动力汽车和电动汽车对动力电源的要求也引起了全世界范围内对超级电容器这一新型储能装置的广泛重视。在超级电容器的组成中，电极、电解液和隔膜纸对超级电容器的性能起着决定性的影响。目前超级电容器的电极和电解液是研究的热点，但是人们对于隔膜的研究和关注度并不高。超级电容器的隔膜纸位于两个多孔化碳电极之间，与电极一起完全浸润在电解液中，在反复充放电过程中起到隔离的作用，阻止电子传导，防止两极间接触造成的内部短路。这就要求隔膜材料是电子的绝缘体，具有良好的隔离性能，并且其孔隙应尽可能小于电极表面活性物质的最小粒径。隔离性能较好的隔膜纸必须孔径小，这样可使电解液的流通性下降，电池充放电性能下降；而电解液浸透率较高，离子通过性好的隔膜材料往往孔隙较大较多，容易造成两极之间接触造成的内部短路。超级电容器最大的优势在于充放电速度快、可以大功率放电，因此，隔膜材料将向着厚度更薄、孔隙率更高、孔径更小且分布更均匀等高性能趋势发展。静电纺丝制备的无纺布具有三维微孔结构、比表面积大、孔隙率高等优点，在锂电池隔膜领域有较好的应用前景。《静电纺丝法制备PAN/PVDF-HFP超级电容器隔膜及其力学性能分析》一文中通过静电纺丝技术制备PAN/PVDF-HFP复合纳米纤维膜，对PAN/PVDF-HFP/PAN三层结构复合膜进行热压处理，得到的隔膜材料虽然比商品膜的性能有所提高，但是仍然存在强度低、寿命短、产量低的缺点，需要进一步对静电纺丝隔膜材料进行改性，以提高隔膜的热稳定性、力学性能。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80-83、聚甲基丙烯酸甲酯20-22、DMF适量、纳米勃姆石2-3、硅烷偶联剂KH5500.8-1、去离子水适量、氧化石墨2-3、纳米氧化锆2-3、聚乙二醇3-4、聚乙烯吡咯烷酮0.8-1、聚氨酯2-3。所述一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，由下列具体方法制备而成：（1）将纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4-5倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30-40分钟后，边搅拌边加热至140-150℃回流90-120分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2-3次，然后将固体放入真空干燥箱中以60-70℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；（2）将氧化石墨用去离子水洗涤干净后烘干，然后加入5-6倍量的去离子水中，继续加入纳米氧化锆，以300-400转/分的速度搅拌形成悬浮液，加入溶于2-3倍量去离子水的聚乙烯吡咯烷酮，继续超声60分钟后喷雾干燥，得到改性填料；（3）在常温下将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯混合，加入总量8-9倍量的DMF，以400-500转/分的速度下搅拌至完全溶解后加入步骤（1）、步骤（2）得到的产物以及其余剩余成分，继续搅拌120-150分钟后超声分散40-50分钟，得到纺丝液；（4）将纺丝液进行静电纺丝，控制推液速度0.002mm/s、接收距离18cm，电压22kv的条件下静电纺丝2小时，纺丝完成后，将收集的纤维薄膜在60-70℃真空干燥箱中干燥12小时后取出，用干净的玻璃平整压住在真空干燥箱里在120℃下热压90-120分钟，自然冷却后取出即得。本专利技术的优点是：本专利技术通过对勃姆石进行表面改性后添加到聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯复配纺丝液中，通过静电纺丝技术得到复合纤维隔膜材料，热压处理后强度得到增强，同时具有良好的吸液率；配合勃姆石的添加，由于勃姆石颗粒表面的极性基团与聚合物极性基团相互作用，一方面可以提高隔膜的热稳定性、力学强度、孔隙尺寸稳定性，另一方面可以提高隔膜对电解液的相容性；此外勃姆石具有优异的导热性能，能够改善电容器隔膜导热问题；本专利技术制成的隔膜材料热稳定性佳、机械强度得到了提升、吸液率高、电化学稳定性好、具有较好的高倍率容量和良好的循环可逆性，非常适合用于超级电容器中。本专利技术通过一系列的工艺处理将纳米氧化锆、氧化石墨、聚氨酯等复配添加到纺丝原液中，通过静电纺丝制得纤维膜，具有良好的断裂强度、电化学稳定性，而且极大地改善了纤维膜的亲水性以及渗透性；本专利技术纤维膜可以用作电容器隔膜材料，安全、亲水，润湿性佳，吸液率高，能够满足高性能电容器的需求，制成的超级电容器稳定性能佳。具体实施方式一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚偏氟乙烯80、聚甲基丙烯酸甲酯20、DMF适量、纳米勃姆石2、硅烷偶联剂KH5500.8、去离子水适量、氧化石墨2、纳米氧化锆2、聚乙二醇3、聚乙烯吡咯烷酮0.8、聚氨酯2。所述一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，由下列具体方法制备而成：（1）将纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30分钟后，边搅拌边加热至140℃回流90分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2次，然后将固体放入真空干燥箱中以60℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；（2）将氧化石墨用去离子水洗涤干净后烘干，然后加入5倍量的去离子水中，继续加入纳米氧化锆，以300转/分的速度搅拌形成悬浮液，加入溶于2倍量去离子水的聚乙烯吡咯烷酮，继续超声60分钟后喷雾干燥，得到改性填料；（3）在常温下将聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯混合，加入总量8倍量的DMF，以400转/分的速度下搅拌至完全溶解后加入步骤（1）、步骤（2）得到的产物以及其余剩余成分，继续搅拌120分钟后超声分散40分钟，得到纺丝液；（4）将纺丝液进行静电纺丝，控制推液速度0.002mm/s、接收距离18cm，电压22kv的条件下静电纺丝2小时，纺丝完成后，将收集的纤维薄膜在60℃真空干燥箱中干燥12小时后取出，用干净的玻璃平整压住在真空干燥箱里在120℃下热压90分钟，自然冷却后取出即得。通过对本实施例隔膜材料进行测试，孔隙率为64.5%，吸液率为595%，伸长率75.45%，110℃下热收缩率小于1%，150℃下热收缩率小于1%。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80‑83、聚甲基丙烯酸甲酯20‑22、DMF适量、纳米勃姆石2‑3、硅烷偶联剂KH5500.8‑1、去离子水适量、氧化石墨2‑3、纳米氧化锆2‑3、聚乙二醇3‑4、聚乙烯吡咯烷酮0.8‑1、聚氨酯2‑3。
【技术特征摘要】
1.一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚偏氟乙烯80-83、聚甲基丙烯酸甲酯20-22、DMF适量、纳米勃姆石2-3、硅烷偶联剂KH5500.8-1、去离子水适量、氧化石墨2-3、纳米氧化锆2-3、聚乙二醇3-4、聚乙烯吡咯烷酮0.8-1、聚氨酯2-3。2.根据权利要求书1所述一种掺杂氧化锆复配聚氨酯的复合静电纺纤维隔膜材料，其特征在于，由下列具体方法制备而成：（1）将纳米勃姆石在真空干燥箱里面完全干燥后与溶于4-5倍量去离子水的硅烷偶联剂KH550混合，超声分散30-40分钟后，边搅拌边加热至140-150℃回流90-120分钟后结束反应，离心静置，固体用去离子水清洗2-3次，然后将固体放入真空干燥箱中以60-70℃的温度干燥12小时，得到改性的勃姆石；（2）将氧化石墨用去...
【专利技术属性】
技术研发人员：万广文，
申请(专利权)人：铜陵市启动电子制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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