[发明专利]交联改性的PVDF－HFP超细纤维膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜及其制备方法，属于偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物功能过滤膜技术。

背景技术

通过电纺的方法可以制备纳米级聚合物超细纤维膜。由于具有高孔隙率、孔径小等特点，电纺纤维膜在生物医学、光电学和纺织工程学等领域具有广泛应用前景。然而，由于电纺纤维的直径通常为几百纳米，使得电纺纤维膜的力学性能一般较差，难以使之适用于力学性能要求较高的场合。

通过化学交联的办法，可以使电纺膜的力学性能略有提高。例如，以乙二醛交联聚乙烯醇电纺纤维膜，不仅使之耐水性能提高了，而且其拉伸强度也稍有增加，但大大降低了其断裂伸长率(Ding B，Kim HY，Lee SC，et al.“Preparation andcharacterization of a nanoscale poly(vinyl alcohol)fiber aggregate producedby an electrospinning method”，Journal of Polymer Science-Polymer Physics2002，40：1261-1268)。加热退火处理，是另一种对电纺纤维膜后处理提高其性能的方法，如对L-聚乳酸电纺纤维膜在180℃烘箱中持续加热30min或60min，可使其拉伸强度由3.59MPa分别提高到4.14MPa和4.19MPa，同时断裂伸长率由12.8％分别提高到102.5％和35.5％(You Y，Lee SW，Lee SJ，et al.“Thermal interfiber bonding ofelectrospun poly(L-lactic acid)nanofibers”，Materials Letters 2006，60：1331-1333)。

偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenefluoride-hexafluoropropylene，PVDF-HFP)与聚偏氟乙烯(PVDF)相比，由于主链上引入了-CF₃侧基，使之在不影响主链柔性的情况下，增加了分子链紧密堆积的阻力，从而有效地降低其结晶能力，更有利于电解液的浸润和离子的迁移，比均聚物PVDF更适合用于锂离子电池之中。PVDF-HFP的玻璃化转变温度约为-40℃，这使得电纺后的PVDF-HFP超细纤维膜与电纺PVDF膜相比，手感发粘，不易于与接收金属铝箔剥离。

发明内容

本发明的目的在于给出一种交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜及其制备方法，所述的交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜具有良好的力学性能，应用广，其制备方法过程简单。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的：一种交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜，其特征在于，该交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜，以质量含量为10～35％的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)和质量含量为90～65％的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)的直径为50nm～500nm的超细纤维形成的厚度为10μm～60μm的超细纤维膜。

上述交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜的制备方法，其特征在于包括以下过程：在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与丙酮按体积比为(9～6)∶(1～4)的混合溶剂中，按偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)与聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)的质量比为(6.5～9.0)∶(3.5～1.0)，首先将相对分子质量为48万的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物加入混合溶剂中，在40～55℃下以转速为100～200rpm进行搅拌至澄清溶液，然后向澄清溶液加入相对分子质量为330～875的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯以及加入按聚乙二醇二甲基丙烯酸酯质量计的0～2％的偶氮二异丁腈(AIBN)引发剂，继续搅拌制得浓度为0.10～0.26g/mL的电纺溶液。将该电纺溶液注入到静电纺丝装置中的注射器中，以接收距离10cm～25cm、工作电压5kV～30kV、流量0.1mL/h～0.5mL/h条件下静电纺出由直径为50nm～500nm的超细纤维形成的膜，之后，将该超细纤维膜置于真空烘箱中，于25～38℃和真空度为200Pa下干燥12～24h，去除超细纤维膜中残留溶剂，再将超细纤维膜放入电热鼓风干燥烘箱中于80～135℃发生交联反应0.5～15h，制得交联改性的PVDF-HFP超细纤维膜。