一种聚合物膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种聚合物膜及其制备方法和应用。所述聚合物膜包括如下质量百分含量的组分：主体聚合物90~99.9%和磁性材料

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种聚合物膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，基于高分子聚合物膜的复合集流体得到新能源行业的广泛关注和应用。该复合集流体的制备过程通常为：采用物理气相沉积（PVD）的方法在高分子薄膜（如聚丙烯、聚酯类等）上沉积一层金属（铝、铜等）材料，制备出的具备一定导电能力的表面金属化的薄膜即为复合集流体。相比传统的集流体，基于高分子聚合物膜的复合集流体具备成本低、质量轻、内部绝缘性好等特点。这些特点使得复合集流体在电池中应用时能够降低电池的成本、并提升电池的能量密度及安全性。
[0003]CN113795954A公开了一种复合集流体、应用所述复合集流体的电池和电子装置。所述复合集流体，包括聚合物膜层和设置在聚合物膜层至少一个表面上的金属层。聚合物膜层与金属层之间设置有第一涂层，第一涂层和金属层之间设置有第二涂层。第一涂层与第二涂层之间的粘结力大于第二涂层与金属层之间的粘结力，且大于第一涂层与聚合物膜层之间的粘结力，从而有效地提高金属层与聚合物膜层之间的粘结力。该技术方案提供的复合集流体中金属层和聚合物膜层之间虽然具有较好的粘结力，但是聚合物膜层的导热性较差，由此制备得到的复合集流体的导电性较差。
[0004]CN114361463A公开了一种复合集流体的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：将两层导电金属箔材与聚合物薄膜复合后形成上层为金属箔层、中层为聚合物薄膜层、下层为金属箔层的叠层材料，然后叠层材料进入烘箱内经过加热，从而使中层即聚合物薄膜层熔融，且烘箱加热的过程中，上层金属箔层和下层金属箔层通过热压的方式与熔融的聚合物薄膜层紧密结合，然后叠层材料从烘箱移出后，进行冷却定型，最后将冷却定型的叠层材料其上层金属箔层和下层金属箔层均进行减薄处理，得到复合集流体。该技术方案使用的聚合物膜层的导热性较差，由此制备得到的复合集流体的导电性较差。
[0005]现有技术中，以传统聚合物膜为基膜制备复合集流体过程中，存在如下问题：聚合物膜的导热性比较差，尤其是厚度方向的导热性，导致以其为基膜采用物理气相沉积法制备复合集流体的过程中由于原子沉积产生的热量无法快速沿着厚度方向传导至主辊冷却面，即无法实现聚合物膜与主辊之间的快速换热，从而引起制备的复合集流体产生孔洞缺陷，最终导致制备的复合集流体的导电性变差。
[0006]因此，针对传统聚合物膜存在的上述问题，并为了制备出高性能的复合集流体，如何提供一种导热性较好，尤其是厚度方向导热性较好的聚合物膜，已成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种聚合物膜及其制备方法和应用。本专利技术中通过磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的使用，提高了聚合物膜的导热
性，尤其提高了聚合物膜在厚度方向上的导热性。以本专利技术提供的聚合物膜为基膜制备得到的复合集流体具有较好的导电性，较低的孔洞缺陷率。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种聚合物膜，所述聚合物膜包括如下质量百分含量的组分：主体聚合物90~99.9%和磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料0.1~10%；
[0010]所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的制备原料包括如下组分：碳纳米材料、聚合物和磁性材料前驱体；
[0011]所述碳纳米材料、聚合物和磁性材料前驱体的质量比为（2~5）：（70~200）：（40
‑
85）；
[0012]所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：
[0013]（S1）制备氧化碳纳米材料；
[0014]（S2）将氧化碳纳米材料和溶剂A混合均匀后，向其中加入弱碱性物质和磁性材料前驱体，混合均匀后，进行反应，得到磁性材料改性的碳纳米材料；
[0015]（S3）将磁性材料改性的碳纳米材料分散于溶剂B中，酸化后，向其中加入聚合物，进行反应，得到所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料；
[0016]所述溶剂A包括醇类溶剂；
[0017]所述溶剂B选自水、乙醚或乙醇中的任意一种或至少两种的组合。
[0018]本专利技术中通过磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的使用，提高了聚合物膜的导热性，尤其提高了聚合物膜在厚度方向上的导热性。以本专利技术提供的聚合物膜为基膜制备得到的复合集流体具有较好的导电性，较低的孔洞缺陷率。
[0019]本专利技术中通过在聚合物膜中引入磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料，一方面，利用复合材料中的磁性材料分子在磁场中的取向，在制备聚合物膜中通过施加磁场，实现磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料在聚合物膜厚度方向上的规整排列，从而实现厚度方向上导热性能的提升；另一方面，利用磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料中的聚合物分子，实现磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料与主体聚合物的良好兼容，降低由于界面阻力所导致的导热不良的问题。
[0020]本专利技术中，磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料中的磁性材料和聚合物通过化学键接枝到碳纳米材料上。进一步的，通过特定的制备方法，使磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料中的磁性材料接枝到碳纳米材料的两端，在制膜过程中由于磁场的作用下，磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料将在聚合物膜厚度方向均匀规整排列，从而促进聚合物膜厚度方向上的导热性；接枝到碳纳米材料上的聚合物用于提升碳纳米材料与主体聚合物的兼容性，从而降低由于二者界面阻力所导致的导热不良的问题。二者兼容性的提升，可适度提升聚合物膜中碳纳米材料的添加量，从而进一步促进导热性的提升。此外，接枝到碳纳米材料上的聚合物分子可以促进复合集流体中金属层与聚合物膜的粘结力的提升，原因为：接枝到碳纳米材料上的聚合物分子可起到类似搭桥的作用，一方面可与主体聚合物分子相互缠绕、另一方面其分子中的含氧官能团可与金属原子发生相互作用，二者共同促进金属层与聚合物膜的粘结力的提升。
[0021]本专利技术中，通过控制聚合物膜中磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料在特定
的范围内，制备得到的聚合物膜具有较好的导热性和较好的力学性能。若聚合物膜中磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的含量过低，则对于聚合物膜厚度方向的导热性提升不明显；若聚合物膜中磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的含量过高，由于碳纳米材料易发生团聚，形成缺陷，进而使聚合物膜的力学性能较差。
[0022]本专利技术中，磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的使用，可替代抗粘连剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物膜，其特征在于，所述聚合物膜包括如下质量百分含量的组分：主体聚合物90~99.9%和磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料0.1~10%；所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料的制备原料包括如下组分：碳纳米材料、聚合物和磁性材料前驱体；所述碳纳米材料、聚合物和磁性材料前驱体的质量比为（2~5）：（70~200）：（40
‑
85）；所述磁性材料前驱体包括铁源、钕源、硼源、铝源、镍源、钴源、铬源、钐源中的任意一种或至少两种的组合；所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：（S1）制备氧化碳纳米材料；（S2）将氧化碳纳米材料和溶剂A混合均匀后，向其中加入弱碱性物质和磁性材料前驱体，混合均匀后，进行反应，得到磁性材料改性的碳纳米材料；（S3）将磁性材料改性的碳纳米材料分散于溶剂B中，酸化后，向其中加入聚合物，进行反应，得到所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料；所述溶剂A包括醇类溶剂；所述溶剂B选自水、乙醚或乙醇中的任意一种或至少两种的组合；步骤（S2）中所述弱碱性物质包括丙烯酸钠、乙酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钠或苯甲酸钠中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的聚合物膜，其特征在于，所述磁性材料
‑
聚合物改性的碳纳米复合材料中聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸或聚硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1所述的聚合物膜，其特征在于，所述磁性材料
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱中亚，王帅，夏建中，李学法，张国平，
申请(专利权)人：扬州纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：