聚合物多孔膜的超聲霧化噴涂技術(shù).pdf

1、多孔膜廣泛應(yīng)用于納米材料、生物醫(yī)療、新能源材料等領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)述了當(dāng)前常用的聚合物多孔膜的制備方法（熱致相分離法、浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)換法、溶劑蒸發(fā)法等）。為了將超聲霧化噴涂技術(shù)應(yīng)用于多孔膜制備領(lǐng)域，文中分析了離散液滴形成多孔結(jié)構(gòu)的相分離機(jī)理和超聲霧化在增強(qiáng)相轉(zhuǎn)換方面的作用。選取合適的三元高分子溶液體系，即聚合物/溶劑/非溶劑（醋酸纖維素（CA）/丙酮/水），通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物和非溶劑的比例，成功制備出CA多孔膜。當(dāng)非溶劑與聚合物的比例達(dá)到4:1及以

2、上時(shí)，CA膜為多孔形態(tài)。掃描電鏡的結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)噴頭高度可以調(diào)節(jié)最終成膜的孔徑，膜孔徑與噴頭高度成反比。而且，超聲噴涂法制備的CA膜表面與截面孔徑均勻，孔徑在亞微米級(jí)，克服了流延法和浸沒(méi)沉淀相轉(zhuǎn)換法制備的膜的缺點(diǎn)—截面易形成貫穿的大孔結(jié)構(gòu)。對(duì)膜的熱穩(wěn)定性、吸液率和孔隙率等進(jìn)行測(cè)試，均顯示出優(yōu)異的效果。使用阻塞型電池測(cè)得CA膜凝膠電解質(zhì)離子電導(dǎo)率約為3.78×10-4S/cm，大于相同情況下的PP隔膜凝膠電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率（2

3、.2×10-4S/cm）。
　　在多孔膜的制備過(guò)程中，液滴粒徑大小與孔徑直接關(guān)聯(lián)。接著以 CA/丙酮/水三元體系為基礎(chǔ)，建立了工藝參數(shù)、溶液物性參數(shù)與霧化液滴尺寸之間的定性關(guān)系。液滴尺寸隨著超聲功率、進(jìn)液流速、溶液表面張力、密度的增大而增大，而隨著頻率、溶液粘度的增大而減小。隨著功率的增大，液滴尺寸分布變寬，而且液滴尺寸的峰值變大，過(guò)高的霧化功率會(huì)使液滴分布范圍變廣，液滴尺寸更不均勻。而粘度和表面張力作為兩種不同的溶液物性參數(shù)，對(duì)

4、液滴尺寸有著得到互相獨(dú)立的影響。最終得到液滴尺寸預(yù)測(cè)公式d=1.149f-2/3Q0.535σ-1.456ρ5.598η0.462ρ1.715。
　　為了將超聲噴涂技術(shù)推廣到鋰離子電池隔膜領(lǐng)域，最后選取了鋰電常用隔膜材料PVDF-HFP，以PVDF-HFP/丙酮+四氫呋喃/正丁醇體系為基礎(chǔ)，制備出PVDF-HFP多孔隔膜。其孔隙率在50％以上，阻抗較小，離子電導(dǎo)率在10-3S/cm級(jí)別，電池循環(huán)性能良好。因此，超聲噴涂法適合推廣到