【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池技术及功能膜材料制备，具体涉及一种高强度阻燃复合集流体基膜及其制备方法。
技术介绍
1、集流体基膜是一种重要的材料，尤其在电池技术中扮演着关键角色。它是电池内部结构中用于收集和传导电流的部分，有助于实现高效的能量转换和储存。集流体基膜的设计和优化对于提高电池性能、降低成本以及确保安全性都至关重要。pp膜，即聚丙烯膜，在集流体基膜领域有着广泛的应用。pp膜具有良好的绝缘性、化学稳定性和机械强度，使其成为集流体基膜的理想选择。它能够帮助提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能。然而，pp膜的熔点相对较低，加工难度较高，这在一定程度上限制了其在某些高温或高电流密度应用中的使用。传统集流体多为金属集流体，其存在的大量问题在本领域内已广为人知，因此，近年来复合集流体的研发成为热点。其中高分子复合基膜是复合集流体的重要组成部分也是核心。
2、高分子复合基膜则结合了多种材料的优点，具有出色的性能。其优点包括：优异的机械性能：高分子复合基膜具有较高的拉伸强度和韧性，能够承受较大的外力作用。良好的化学稳定性：高分子复合基膜对多种化学物质具有较好的抵抗性，不易受到腐蚀或降解。优异的绝缘性能：高分子复合基膜具有良好的绝缘性能，能够有效隔离电流，提高电池的安全性。然而，尽管高分子复合基膜具有诸多优点，但仍存在一些技术难点和不足。例如，生产工艺复杂，成本较高；材料间的相容性和界面性能需要进一步优化；在使用过程中可能受到温度、湿度等环境因素的影响，导致性能下降。此外，产品机械性能和阻燃性能也是集流体基膜领域需要关注的重要问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术主要从配方角度优化，提供一种高强度、高阻燃性的高分子复合集流体基膜，该基膜在符合其他集流体基膜应用的力学性能、金属表面附着力的同时，具备更高的阻燃性和强度。具体方案如下：
2、一种高强度阻燃复合集流体基膜，包括以下组分：pp树脂、聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)、硬脂酸钙、聚醚改性硅油、偶联剂、苯二胺硫酸盐、异氰尿酸三缩水甘油酯、导电剂、抗氧剂。
3、优选地，所述高强度阻燃复合集流体基膜中各组份，按质量份数计包括：
4、pp树脂：70-90份
5、聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)：5-20份
6、硬脂酸钙：1-3份
7、聚醚改性硅油：1-3份
8、偶联剂：0.5-2份
9、苯二胺硫酸盐：1-4份
10、异氰尿酸三缩水甘油酯：2-6份
11、导电剂：2-5份
12、抗氧剂：0.5-2份。
13、优选地，所述聚醚改性硅油包括dy-et100、dy-et211中的一种或二种。
14、优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-560、钛酸酯偶联剂tc-4中的一种或二种以上。
15、优选地，所述导电剂包括碳纳米管或碳纤维。
16、优选地，所述碳纳米管的直径为10-50nm，长度为8-30μm。
17、优选地，所述碳纤维的直径为5-15μm，长度为0.8-1.5mm。
18、优选地，所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂irganox 1010、irganox 1076、亚磷酸酯类抗氧剂tinuvin 123、硫代酯类抗氧剂dltp中的一种或二种以上。
19、优选地，所述聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)，分子量为5000-15000g/mol，分子量分布pdi＝1.2-1.5。
20、优选地，所述聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)的制备方法，包括以下步骤：
21、s1、将1,3-二(2-咪唑基)丙烷单体溶解在溶剂中；
22、s2、加入催化剂，并在惰性气体保护下搅拌混合；
23、s3、将反应体系加热进行聚合反应，反应结束后经冷却、过滤、洗涤和干燥，得到含氮杂环卡宾类聚合物的粗产物；
24、s4、含氮杂环卡宾类聚合物的粗产物与苯基溴化镁在溶剂中混合，室温下反应，分离后得到聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)。
25、优选地，s1所述溶剂为dmf，1,3-二(2-咪唑基)丙烷单体与溶剂的质量比为(60-70):(25-35)。
26、优选地，s2所述催化剂为醋酸钯，1,3-二(2-咪唑基)丙烷单体与催化剂的质量比为(60-70):(1-3)。
27、优选地，s3所述聚合反应，温度为温度为80-100℃，时间为12-24h。
28、优选地，s3所得含氮杂环卡宾类聚合物聚合物分子量为4000-12000。
29、优选地，s4中苯基溴化镁：聚合物中的可取代基团＝1.2:1(摩尔比)。
30、优选地，s4所述溶剂为四氢呋喃，用量为含氮杂环卡宾类聚合物的粗产物质量的6-8倍。
31、优选地，s4所述分离包括却、过滤、洗涤、干燥、柱层析。
32、优选地，s4所述反应，反应时间为12-48h。
33、本专利技术还提供上述高强度阻燃复合集流体基膜的制备方法，具体为：
34、(1)将pp树脂、聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)、硬脂酸钙、聚醚改性硅油、偶联剂、苯二胺硫酸盐、异氰尿酸三缩水甘油酯、导电剂、抗氧剂互混，加热熔融，获得树脂熔体；
35、(2)将pp树脂熔体挤出形成厚片；
36、(3)将厚片纵向拉伸后，再进行横向拉伸，热定型后即得高强度阻燃复合集流体基膜。
37、优选地，步骤(2)所述挤出，模头温度为160-170℃。
38、优选地，步骤(3)所述拉伸，拉伸温度为80-120℃，纵向拉伸2-3倍，横向拉伸1.5-2.5倍，热定型温度为130-150℃。
39、有益效果
40、在传统的高阻燃性pp基膜的制备中，由于单一阻燃组分能够带来的阻燃性能加成并不显著，如果为了增加阻燃性而增加阻燃组分的用量，往往会对机械性能造成负面影响，而多种阻燃组分的作用则能够在一定程度上降低这种机械性能的下降，但并不能消除这种影响。本专利技术提供了一种新的高强度、高阻燃性的高分子复合集流体基膜，通过在配方中加入新的聚合物聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)，配合硬脂酸钙、聚醚改性硅油共同产生作用，在大幅度提高了产品的阻燃性能的前提下，对产品的力学参数不造成负面影响。
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1.一种高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：包括以下组分：PP树脂、聚(N-苯基取代的氮杂环卡宾)、硬脂酸钙、聚醚改性硅油、偶联剂、苯二胺硫酸盐、异氰尿酸三缩水甘油酯、导电剂、抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述高强度阻燃复合集流体基膜中各组份，按质量份数计包括：
3.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述聚醚改性硅油包括DY-ET100、DY-ET211中的一种或二种。
4.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、钛酸酯偶联剂TC-4中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂Irganox 1010、Irganox 1076、亚磷酸酯类抗氧剂Tinuvin 123、硫代酯类抗氧剂DLTP中的一种或二种以上。
6.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述聚(N-苯基取代的氮杂环卡宾)，分
7.根据权利要求1或6所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述聚(N-苯基取代的氮杂环卡宾)的制备方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：S4中苯基溴化镁：聚合物中的可取代基团＝1.2:1(摩尔比)；S4所述溶剂为四氢呋喃，用量为含氮杂环卡宾类聚合物的粗产物质量的6-8倍；S4所述反应，反应时间为12-48h。
10.一种根据权利要求1-9所述的高强度阻燃复合集流体基膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：包括以下组分：pp树脂、聚(n-苯基取代的氮杂环卡宾)、硬脂酸钙、聚醚改性硅油、偶联剂、苯二胺硫酸盐、异氰尿酸三缩水甘油酯、导电剂、抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述高强度阻燃复合集流体基膜中各组份，按质量份数计包括：
3.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述聚醚改性硅油包括dy-et100、dy-et211中的一种或二种。
4.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述偶联剂包括硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-560、钛酸酯偶联剂tc-4中的一种或二种以上。
5.根据权利要求1所述的高强度阻燃复合集流体基膜，其特征在于：所述抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂irganox 1010、irganox 1076、亚磷酸酯类抗氧剂tinu...
【专利技术属性】
技术研发人员：王润霄，王勇军，於冬雷，胡昊，王锋，夏晶晶，
申请(专利权)人：扬州博恒新能源材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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