改善的聚酰亚胺纳米纤维网制造技术

本发明专利技术提供了纳米纤维网，其包括多根纳米纤维，其中所述纳米纤维包含全芳族聚酰亚胺，所述全芳族聚酰亚胺的特征在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)。所述DOI与所述CI的乘积介于0.08和0.25之间或高于下限，从而获得了所需的拉伸强度和/或韧性。例如，所述纳米纤维网可具有每单位基重大于15kg/cm2每克每平方米单位基重的拉伸强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有比其先前更高的拉伸强度和韧性的纳米纤维网的制造。
技术介绍
现代储能装置的一个重要的实际方面为不断增加的能量密度和功率密度。安全性已被发现为主要问题。目前具有广泛商业用途的锂离子电池属于常用的最高能量密度电池且需要多级安全装置，包括外部保险丝和温度传感器，所述安全装置在过热情况下在短路之前切断电池，所述短路可由于电池隔板的机械故障而发生。万一由于隔板的机械故障或热故障发生短路，锂离子(Li离子)电池也会爆炸和着火。已努力由亚微米纤维来产生电池隔板，所述纤维将强度与良好的电性能相结合，例如日本专利申请No.2003-178406(公布为JP(Kokai)2005-19026)。所述‘406专利申请公开了具有高拉伸强度的聚酰亚胺隔板。但是，高拉伸强度纤维可能倾向于具有低韧性并且易于断裂或破碎，这可在电池中导致短路。拉伸强度和韧性(其为破坏纤维网或膜所需的能量的量度)并不一定相互关联，并且有可能产生不具备形成电化学电池或作为电化学电池发挥功能的能力的高拉伸强度纤维网。因此，存在着对于锂和锂离子电池的需求，其通过将良好的电化学性能与良好的机械方面(诸如拉伸强度和韧性)相结合的材料制备而成。
技术实现思路
本专利技术涉及适合作为电池隔板使用的纳米纤维网，其中所述纳米纤维网包括多根聚酰亚胺纳米纤维并且具有至少15kg/cm2/gsm基重的拉伸强度，所述聚酰亚胺还具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，使得CI与DOI的乘积为至少0.098，其对应于纳米纤维网的至少0.9kg/cm2/gsm基重的最低韧性。本专利技术还涉及包括多根纳米纤维的纳米纤维网，其中所述纳米纤维包含聚酰亚胺，其特征在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，其中所述DOI与所述CI的乘积是介于限度之间的值，所述限度对应于每单位gsm基重限度大于或等于1.0kg/cm2每克每平方米单位基重的纳米纤维网的韧性。在一个实施例中，所述聚酰亚胺可以是全芳族聚酰亚胺并且还可包含衍生自如下化合物的单体单元，所述化合物选自ODA、RODA、PDA、TDI、MDI、BTDA、PMDA、BPDA以及前述化合物的任意组合。当所述聚酰亚胺包含单体单元PMDA和ODA或者BPDA和RODA时，DOI与CI的乘积可能大于0.08。全芳族聚酰亚胺的特征还可在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，其中所述DOI与所述CI的乘积为介于0.08和0.25之间，或甚至高于0.1，或介于0.1和0.25之间。所述纳米纤维网可具有大于约15kg/cm2每克每平方米单位基重的每单位基重拉伸强度。本专利技术还涉及包括多根纳米纤维的纳米纤维网，其中所述纳米纤维包含聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的特征在于具有大于8kg/cm2或15kg/cm2或甚至大于25kg/cm2每克每平方米单位基重的每单位基重拉伸强度。在另一个实施例中，所述纳米纤维网具有每单位基重大于约0.5kg/cm2每克每平方米单位基重的韧性。在另外的实施例中，所述聚酰亚胺可具有介于0.08和0.25之间的DOI与CI的乘积。本专利技术还涉及多层制品，其包括根据上文描述的纳米纤维网作为一层。所述多层制品还可涉及包括隔板的电化学电池，所述隔板进一步包括根据上文描述的纳米纤维网。本专利技术还涉及包括多根纳米纤维的纳米纤维网，其中所述纳米纤维包含全芳族聚酰亚胺，其通过如下定义的单体PMDA和ODA制备，特征在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，其中所述DOI与所述CI的乘积介于为0.08和0.25之间，并且其中所述纳米纤维网具有每单位基重大于8kg/cm2或15kg/cm2或甚至大于25kg/cm2每克每平方米单位基重的拉伸强度，或者所述纳米纤维网具有每单位基重大于约0.5kg/cm2每克每平方米单位基重的韧性，并且其中所述纳米纤维网通过包括以下步骤的方法制备：(i)由聚酰胺酸制备纳米纤维网，(ii)压延所述聚酰胺酸的纳米纤维网，以及(iii)在烘箱中加热所述经压延的聚酰胺酸纳米纤维网至少5秒钟，所述烘箱的内部保持在介于200和500℃之间的温度。聚酰胺酸的纳米纤维网还可在压延前进行加热。在另一个实施例中，本专利技术还涉及包括多根纳米纤维的纳米纤维网，其中所述纳米纤维包含全芳族聚酰亚胺，其通过如下定义的单体PMDA和ODA制备，并且特征在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，所述DOI与所述CI的乘积介于0.08和0.25之间，并且其中所述纳米纤维网具有每单位基重大于8kg/cm2或15kg/cm2或甚至大于25kg/cm2每克每平方米单位基重的拉伸强度，或者所述纳米纤维网具有每单位基重大于约0.5kg/cm2每克每平方米单位基重的韧性，并且其中所述纳米纤维网通过包括以下步骤的方法制备；(i)由聚酰胺酸制备纳米纤维网，(ii)在烘箱中加热所述经压延的聚酰胺酸纳米纤维网至少5秒钟，所述烘箱的内部保持在介于200和500℃之间的温度，以及(iii)压延所述经过加热的聚酰胺酸的纳米纤维网。附图说明针对根据本专利技术的多个实施例制备的样品，图1示出每克每平方米单位基重的拉伸强度vs酰亚胺化度乘以结晶度指数。针对根据本专利技术的多个实施例制备的样品，图2示出每克每平方米单位基重的韧性模量vs酰亚胺化度乘以结晶度指数。具体实施方式申请人特别将所有引用的参考文献的完整内容引入本公开内容中。此外，当数量、浓度或其他数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，其应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而无论所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围都意在包括其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。不旨在将本专利技术的范围限制为限定范围时详述的具体值。出于本专利技术的目的，将采用与聚酰亚胺领域中的实施一致的表1中所示的缩写和命名：表1中列出的化合物适用于本专利技术。表1中未列出的其它二酸酐和二胺也适用于本专利技术，前提条件为合适的二酸酐和二胺符合本文所述的限制。术语“非织造材料”在此是指包括大量无规定向纤维的纤维网。“无规定向”是指所述纤维不具有肉眼可辨认的大范围重复结构。所述纤维可以彼此键合，或者可以是非键合的并且与所述纤维网的赋予强度和完整性有关本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米纤维网，包括多根纳米纤维，其中所述纳米纤维包含聚酰亚胺，并且所述纳米纤维网具有每单位gsm基重限度(limit)大于或等于1.0kg/cm2每克每平方米单位基重的韧性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.29 US 61/502,4461.纳米纤维网，包括多根纳米纤维，其中所述纳米纤维包含聚酰亚胺，并
且所述纳米纤维网具有每单位gsm基重限度(limit)大于或等于
1.0kg/cm2每克每平方米单位基重的韧性。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维网，其中所述聚酰亚胺的特征在于具有
结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，其中所述DOI与所述CI的乘积为
介于两个值之间的值，所述两个值对应于每单位gsm基重限度大于或
等于1.0kg/cm2每克每平方米单位基重的纳米纤维网韧性。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维网，其中所述聚酰亚胺为全芳族聚酰亚
胺。
4.根据权利要求3所述的纳米纤维网，其中所述聚酰亚胺包含衍生自如下
化合物的单体单元，所述化合物选自ODA、RODA、PDA、TDI、
MDI、BTDA、PMDA、BPDA以及前述化合物的任意组合。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维网，其中所述聚酰亚胺包含单体单元
PMDA和ODA或者BPDA和RODA，并且所述DOI与所述CI的乘积
大于0.08。
6.根据权利要求5所述的纳米纤维网，其中所述纳米纤维包含聚酰亚胺，
所述聚酰亚胺的特征在于具有结晶度指数(CI)和酰亚胺化度(DOI)，其
中所述DOI与所述CI的乘积介于0.08和0.25之间。
7.根据权利要求5所述的纳米纤维网，其中所述DOI与所述CI的乘积高
于0.1。
8.根据权利要求1所述的纳米纤维网，其中所述纳米纤维网具有每单位基
重大于约15kg/cm2每克每平方米单位基重的拉伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJ登内斯，GE西蒙德斯，P阿罗拉，NV列维特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：美国;US