CN103132240B

CN103132240B - 一种纳米纤维非织造布、制备方法及其应用

Info

Publication number: CN103132240B
Application number: CN201310048102.6A
Authority: CN
Inventors: 张胜刚; 曹志锋
Original assignee: SHENZHEN ZTE INNOVATION MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongxing new material technology Limited by Share Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: CN103132240A

Abstract

本申请涉及非织造布领域，公开了一种纳米纤维非织造布及其制备方法和应用。本申请提供了一种纳米纤维非织造布，其包括直径为50-1500nm的聚酰亚胺纳米纤维和纳米高岭土，其中，聚酰亚胺和纳米高岭土的重量比为55:45-95:5。该纳米纤维非织造布的厚度为10-60μm，透气率为2-200s，拉伸强度为10-120MPa，平均孔隙率为50%-90%。本申请还提供上述纳米纤维非织造布的制备方法，其包括制备纺丝溶液，采用静电纺丝进行纺丝，再经热亚胺化处理和热压定型制备得到。本申请还公开了该纳米纤维非织造布的应用。本申请中的纳米纤维非织造布，其具有孔隙率高、孔径小且孔隙均匀、热稳定性好、机械性能好的特点。

Description

一种纳米纤维非织造布、制备方法及其应用

技术领域

本申请涉及非织造布领域，特别涉及一种纳米纤维非织造布及其制备方法和应用。

背景技术

静电纺丝是目前生产纳米纤维的最重要的方法之一，具有简便、快速和适应性广的特点。静电纺丝是通过将带有电荷的聚合物溶液、溶胶-凝胶或者聚合物熔体在高压静电场中、拉伸、劈裂、固化或者溶剂挥发，最终形成纤维的过程。该技术制备的超细纤维具有比表面积大，孔隙率高、纤维直径细、质量轻和形貌均匀等特点。由于存在这些优点，静电纺丝纳米纤维非织造布材料越来越受到人们的重视，在催化、能源、过滤与生物医药方面有广泛的发展潜力，并在一些特定的领域内获得的商业化应用。

典型的静电纺丝设备包括喷射系统、供液系统、接收系统和高压电源。研究发现，通过调节喷射和接收系统的结构、高压电源的电压以及纺丝液的溶液特性（聚合物浓度、表面张力和电导率等）可以调控纤维的直径和结构，得到具有不同性能的纳米纤维非织造布。静电纺丝制备的纳米纤维非织造布具有孔隙率高、电阻低的特点，可以用于锂离子电池。作为锂离子电池分离膜，相比现在最常用的聚烯烃分离膜，纳米纤维非织造布具有离子传导率高和耐热性能好的优势。但是相比聚烯烃分离膜，纳米纤维非织造布普遍存在机械强度不足的缺点，无法满足在锂离子电池生产中实际应用的需要。

针对这些不足，现今研究者对静电纺丝过程进行改进，主要包括：（1）改进纤维取向，如采用转鼓、液体、方框等的特殊接收系统；（2）对纺丝条件进行优化，调节电压、采用聚合物熔体纺丝等；（3）改进纺丝过程，如附加电场。（4）对对纳米纤维非织造布后处理，如进行压实和热处理等。

聚酰亚胺是一种性能优良的耐热聚合物，具有化学稳定性好、阻燃耐热、吸水率低、模量高、力学性能好等特点。聚酰亚胺无纺布一般采用聚酰亚胺纤维制备，但是采用传统纺丝方法制备的聚酰亚胺纤维直径粗，使得聚酰亚胺非织造布的厚度较厚，孔径较大且不均匀。聚酰亚胺非织造布可以用于工业高温烟气过滤、阻燃服和防护服等行业，但是由于孔径过大，厚度太厚，使其无法应用于锂离子电池和高精度过滤领域。目前采用静电纺丝制备聚酰亚胺非织造布，可以得到厚度薄、孔径小且均匀的纳米无纺布材料。然而静电纺丝法制备的材料存在纤维强度低的缺点，导致虽然聚酰亚胺本身力学性能优良，但是聚酰亚胺纳米纤维非织造布的力学性能却很差，难以在锂离子电池中应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种纳米纤维非织造布，其具有拉伸强度高、热稳定性好的特点。

本申请的另一个目的在于提供上述纳米纤维非织造布的制备方法。

本申请还有一个目的在于提供上述纳米纤维非织造布在电池领域的应用。

为解决上述技术问题，本申请提供一种纳米纤维非织造布，其包括聚酰亚胺纳米纤维和纳米高岭土。

上述纳米纤维非织造布的厚度为10-60μm，透气率为2-200s，拉伸强度为10-120MPa，平均孔隙率为50%-90%。

上述聚酰亚胺纳米纤维的直径为50-1500nm。优选的,上述聚酰亚胺纳米纤维的直径为100-500nm。

上述纳米纤维非织造布中聚酰亚胺和纳米高岭土的重量比为55:45-95:5。

具体的，上述聚酰亚胺的结构式如式Ⅰ所示。

式Ⅰ

其中，式Ⅰ中的A₁选自以下结构a、b、c、d或e中的其中一种;

式Ⅰ中的A₂选自以下结构f、g或h中的其中一种。

进一步的，上述聚酰亚胺为含酰亚胺基团数量为100～1000的聚合物。

上述纳米高岭土的粒径为100-500nm。优选的，上述纳米高岭土的粒径为100-250nm。

上述纳米高岭土的晶片的厚度为10-100nm，优选10-50nm。

上述纳米高岭土的白度优选70-80。

进一步的，上述纳米纤维非织造布中还包括无机盐，本申请中优选锂盐。

优选的，上述锂盐可选自氯化锂、碳酸锂、草酸锂、偏硼酸锂或者硅酸二锂中至少一种。

本申请还提供上述纳米纤维非织造布的制备方法，其包括：制备纺丝溶液。采用静电纺丝对含纳米高岭土和聚酰胺酸的纺丝溶液进行纺丝得到非织造布。将得到的非织造布经热亚胺化处理，使其中的聚酰胺酸转化为聚酰亚胺。再经将热亚胺化处理后的非织造布经热压定型得到掺杂纳米高岭土的聚酰亚胺纳米纤维非织造布材料。

其中，上述步骤中，制备的纺丝溶液中包括聚酰胺酸、纳米高岭土和第一有机溶剂。

上述纺丝溶液的粘度为1.0-20Pa·s，表面张力为1.0-80mN/m，电导率为10-150mS/m。

优选的，上述纺丝溶液的粘度为2.0-7.0Pa·s，表面张力为4.0-30mN/m；电导率为45-120mS/m。

按重量计，上述第一有机溶剂占纺丝溶液的80～99%。

优选的，上述第一有机溶剂可选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。

具体的，上述聚酰胺酸可通过有机四酸二酐单体和有机二胺单体在第二有机溶剂中进行缩合反应制备得到。

优选的，上述有机四酸二酐单体与有机二胺单体的摩尔比为0.95-1.1，优选1.0-1.05。

上述第二有机溶剂与第一有机溶剂可以相同或不同，该第二有机溶剂可选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。

具体的，上述纺丝溶液制备中采用的纳米高岭土的粒径为100-500nm之间，优选100-250nm。

上述纳米高岭土的晶片的厚度为10-100nm，优选10-50nm。

上述纳米高岭土的白度优选70-80。

优选的，本申请的上述纺丝溶液中还可包括无机盐，该无机盐小于或等于纺丝溶液中溶剂重量的1%。

进一步优选的，上述纺丝溶液中包括锂盐。该锂盐占纺丝溶液中溶剂重量的0.03-0.5%。

具体的，该锂盐可选自氯化锂、碳酸锂、草酸锂、偏硼酸锂或者硅酸二锂中至少一种。

上述制备方法的静电纺丝步骤中，静电纺丝的电压为8-100KV。该静电纺丝的电压进一步优选为30-80kV。纺丝距离（即静电纺丝喷射系统与接收系统的距离）为5-50cm。

优选的，纺丝温度25-70℃，空气相对湿度为10-60%RH，喷射系统采用针头式，针头上可以带有加热套以满足在一定温度下进行纺丝。每个针头的纺丝溶液流量为0.1～10ml/h。

上述制备方法中的热亚胺化优选采用分段热处理的方法进行。具体包括：纳米纤维非织造布在惰性气体保护下先在100℃处理15～60分钟，然后升温至150～200℃处理30～90分钟，在升温到250～300℃下处理15～30分钟，最后在300～350℃下处理15～30分钟。

上述制备方法中的热压处理中，优选的，热压温度为100-220℃，线压力为100-350kN/m，热压后的纳米纤维非织造布厚度偏差小于2.0μm。

本申请还提供上述纳米纤维非织造布在电池领域的应用，例如在电池领域作为电池隔膜。

进一步的，本申请提供一种包括上述纳米纤维非织造布的电池隔膜。

更进一步的，本申请还提供了一种包括上述纳米纤维非织造布或上述电池隔膜的电池。

本申请的有益效果是：本申请中的纳米纤维非织造布，其具有孔隙率高、孔径小且孔隙均匀、热稳定性好、机械性能好的特点。

具体实施方式

本申请提供的改进的纳米纤维非织造布材料，由直径为50-1500nm的聚酰亚胺纳米纤维和纳米高岭土构成。纳米纤维非织造布中，聚酰亚胺和纳米高岭土的重量比为55:45-95:5。优选的，聚酰亚胺纳米纤维的直径优选100-500nm。该纳米纤维非织造布的厚度为10-60μm，透气率为2-200s，拉伸强度为10-120MPa，平均孔隙率为50%-90%。上述纳米纤维非织造布中还可进一步包括锂盐。

本申请中的聚酰亚胺的结构式如下式Ⅰ所示。式Ⅰ

其中，式Ⅰ中的A₁选自以下结构中的其中一种，具体为：a均苯四酸二酐残基、b联苯二酐残基、c二苯醚二酐残基、d二苯酮二酐残基、e二苯砜二酐残基。

式Ⅰ中的A₂选自以下结构中的其中一种，具体为：f对苯二胺残基、g二苯醚胺残基、h三苯二醚二胺残基。

由于考虑聚酰胺酸环化得到聚酰亚胺后，溶解性能变差，采用溶液静电纺丝法进行纺丝非常困难，故本申请的聚酰亚胺纳米纤维非织造布中的聚酰亚胺合成可采用缩聚-亚胺化的方法：先通过有机四酸二酐单体和有机二胺单体在有机溶剂中进行缩合反应制备得到前体聚酰胺酸，再通过将聚酰胺酸进行亚胺化反应得到聚酰亚胺。据此，本申请提供的改进的纳米纤维非织造布材料可采用如下方法制备：首先制备纺丝溶液。再采用静电纺丝对含纳米高岭土和聚酰胺酸的纺丝溶液进行纺丝得到非织造布。经热亚胺化处理将非织造布中的聚酰胺酸转化为聚酰亚胺。再经热压定型得到掺杂纳米高岭土的聚酰亚胺纳米纤维非织造布材料。具体如下：

（1）纺丝溶液

纺丝溶液可由聚酰胺酸、纳米高岭土和第一有机溶剂组成。该纺丝溶液的粘度为1.0-20Pa·s，优选2.0-7.0Pa·s。纺丝溶液表面张力为1.0-80mN/m，优选4.0-30mN/m。纺丝溶液电导率为10-150mS/m，优选45-120mS/m。

上述纺丝溶液中，按重量比计，纺丝溶液中聚酰胺酸和纳米高岭土与第一有机溶剂比例1:99～20:80，即第一有机溶剂占纺丝溶液重量的80-99%。其中，该纺丝溶液中聚酰胺酸与纳米高岭土的质量比应满足：使得最终产物纳米纤维非织造布中的聚酰亚胺与纳米高岭土的比例为55:45-95:5，增大纳米高岭土的加入量有利于终产品纳米纤维非织造布的机械性能的提高。

本申请中，可先通过有机四酸二酐单体和有机二胺单体在第二有机溶剂中进行缩合反应制备得到前体聚酰胺酸，如下所示，其中，A₁可选自均苯四酸二酐残基、联苯二酐残基、二苯醚二酐残基、二苯酮二酐残基或二苯砜二酐残基中的其中一种；A₂可选自对苯二胺残基、二苯醚胺残基或三苯二醚二胺残基中的其中一种：

上述聚酰胺酸制备中采用的第二有机溶剂和上述纺丝溶液制备中采用的第一有机溶剂可以相同或不同，二者均可选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。当第一有机溶剂与第二有机溶液采用不同溶剂时，则需将聚酰胺酸从含有第二有机溶剂的聚合反应液中提取出来，然后将聚酰胺酸与纳米高岭土用第一有机溶剂混合制备得到纺丝溶液。因此，从制备的简便性来说，第一有机溶剂与第二有机溶剂采用相同溶剂更为方便。

作为纳米纤维的增强材料，本申请中采用的纳米高岭土的粒径为100-500nm之间，优选100-250nm，晶片的厚度为10-100nm，优选10-50nm，纳米高岭土的白度优选70-80，（该白度的测试方法可参考GB/T5950）。优选采用煅烧处理纳米高岭土，这样可以减少结晶水的含量，改善它的电池性能。也可采用用硅烷偶联剂对纳米高岭土进行表面改性，可以它提高与聚合物的相容性，也有助于它能够纺丝溶液在更加均匀的分散，因此也是优选的。

在本申请的一种实施方式中，纺丝溶液的制备包括：首先将有机二胺和二酐单体与有机溶剂一起加入反应釜，搅拌反应一段时间，共聚合成得到聚酰胺酸溶液，过滤，再加入纳米高岭土，加热搅拌，得到纺丝溶液。其中，反应温度为-5-25℃，反应时间为12-72小时。有机四酸二酐单体与有机二胺单体的摩尔比为0.95-1.1，优选1.0-1.05。纺丝溶液中的聚酰胺酸在经过后面的热亚胺化处理后可以环化成聚酰亚胺。

在本申请的另一种实施方式中，本申请中的纺丝溶液中可包括无机盐，在纺丝溶液中增加无机盐主要是为了增加纺丝溶液的电导率，提高溶液的可纺性，降低纺丝电压。无机盐所加比例很少，小于纺丝溶液中溶剂的1%，无机盐将留在终产物非织造布中的，当该非织造布应用于锂离子以外的领域中，可选择氯化钠等普通无机盐。当本申请的纳米非织造布需应用于锂离子电池领域时，优选无机盐为锂盐。具体可选自氯化锂、碳酸锂、草酸锂、偏硼酸锂或者硅酸二锂中至少一种。这主要是由于当其用于锂离子电池时，若非织造布中含有锂离子以外的金属离子，如钠离子、铁离子等，将对电池性能造成不良影响，比如用氯化钠就会影响电池性能。而锂盐可提高纺丝溶液电导率，降低纺丝电压，得到更细更均匀的纺丝纤维，结构更可控，同时降低对电池的不良影响。锂盐加入量为纺丝溶液中溶剂重量的0.03%-0.5%。

（2）静电纺丝

在本申请的一个具体实施方式中，该静电纺丝的条件是纺丝温度25-70℃，空气相对湿度为10-60%RH，喷射系统采用针头式，针头上可以带有加热套以满足在一定温度下进行纺丝。每个针头的纺丝溶液流量为0.1～10ml/h，针头与接收系统的距离为5-50cm，纺丝电压为8-100kV，优选30-70kV。

（3）热亚胺化

热亚胺化过程采用分段热处理的方法进行，纳米纤维非织造布在惰性气体保护下先在100℃处理15～60分钟，然后升温至150～200℃处理30～90分钟，在升温到250～300℃下处理15～30分钟，最后在300～350℃下处理15～30分钟。

经热亚胺化处理，聚酰胺酸则环化成聚酰亚胺，如下所示。

（4）热压处理

在本申请中，可采用压光机对掺杂有纳米高岭土的聚酰亚胺纳米纤维非织造布进行热压处理使其达到要求的厚度，热压温度为100-220℃，线压力为100-350kN/m。最后得到的非织造布厚度为10～60μm，厚度偏差小于2μm。

经过上述步骤得到的增强的纳米纤维非织造布材料，是由直径为50-1500nm的聚酰亚胺纳米纤维和纳米高岭土构成，厚度为10-60μm，透气率为2-200s，拉伸强度为10-120MPa，平均孔隙率为50%-90%。

本申请制备的纳米纤维非织造布具有高孔隙率、耐热性能好，离子传导率高的特点，特别适用于动力锂离子电池；同时，其机械性能优异，穿刺强度高、拉伸强度大，可以满足锂离子电池生产中实际应用的强度要求。因此，本申请的纳米纤维非织造布可应用于电池领域，并具有广阔的应用前景。具体的，本申请中的纳米纤维非织造布可作为电池隔膜应用于锂离子电池中。

下面通过具体实施方式对本申请作进一步详细说明。

实施例1聚酰胺酸溶液的制备

1、聚酰胺酸1溶液的制备过程

将均苯四甲酸二酐单体和二氨基二苯醚（两者摩尔比为1.05：1）加入的N，N’-二甲基甲酰胺中，在玻璃反应釜中搅拌溶解，在0℃下反应24小时。最后加入一定量的N，N’-二甲基甲酰胺稀释，使溶液中N，N’-二甲基甲酰胺质量为88%，得到聚酰胺酸1溶液。

2、聚酰胺酸2溶液的制备过程

将均苯四甲酸二酐单体和对苯二胺（两者摩尔比为1.05：1），加入的N，N’-二甲基乙酰胺中，在玻璃反应釜中搅拌溶解，在25℃下反应29小时。最后加入一定量的N，N’-二甲基乙酰胺稀释，使溶液中N，N’-二甲基乙酰胺质量为88%，得到聚酰胺酸2溶液。

3、聚酰胺酸3溶液的制备过程

将联苯四甲酸二酐单体和对苯二胺（两者摩尔比为1.02：1），加入的N，N’-二甲基乙酰胺中，在玻璃反应釜中搅拌溶解，在15℃下反应29小时。最后加入一定量的N，N’-二甲基乙酰胺稀释，使溶液中N，N’-二甲基乙酰胺质量为88%得到聚酰胺酸3溶液。

4、聚酰胺酸4溶液的制备过程

将联苯四甲酸二酐单体和二氨基二苯醚（两者摩尔比为1.05：1），加入的N，N’-二甲基乙酰胺中，在玻璃反应釜中搅拌溶解，在0℃下反应29小时。最后加入一定量的N，N’-二甲基乙酰胺稀释，使溶液中N，N’-二甲基乙酰胺质量为88%，得到聚酰胺酸4溶液。

实施例2

将适量纳米高岭土Superfil（购于枣庄市三新高新材料有限公司，Surperfil-501，粒径400nm，晶片厚度50nm，白度70），加入聚酰胺酸1溶液，使纺丝溶液中聚酰胺酸、纳米高岭土和溶剂的重量比为11.4：0.6：88。采用搅拌机，混合30分钟，再用高速分散机分散30分钟，得到粘度为10.5Pa·s，表面张力为36mN/m，电导率为12mS/m的纺丝溶液。以此溶液进行静电纺丝，纺丝针头电压为8kV，接收板接地，两者距离20cm，在25℃，相对湿度40%RH下进行纺丝，得到含纳米高岭土的聚酰胺酸纳米纤维非织造布。

将它在惰性气体保护下先在100℃处理30分钟，然后升温至200℃处理90分钟，在升温到250℃下处理30分钟，最后在350℃下处理15分钟，完成热亚胺化处理。

最后通过软辊压光机（日本KRK公司）进行压光，热压温度200℃，线压力为250kN/m对纳米纤维非织造布进行压光处理以达到所需厚度。实施例2的纳米纤维非织造布的性能见下表1。

实施例3

采用实施例2的方法进行纺丝，所不同的是纺丝溶液中聚酰胺酸、纳米高岭土和溶剂的重量比为12：6：88。纺丝溶液的粘度为12.6Pa·s，表面张力为39mN/m，电导率为15mS/m。

实施例4

采用实施例2的方法进行纺丝，所不同的是纺丝溶液中聚酰胺酸、纳米高岭土和溶剂的重量比为12：8：88。纺丝溶液的粘度为14.5Pa·s，表面张力为42mN/m，电导率为16mS/m。

实施例5

采用实施例4的方法进行纺丝，所不同的是在聚酰胺酸1溶液中加入将适量纳米高岭土Superfil（购于枣庄市三新高新材料有限公司，Surperfil-501，粒径400nm，晶片厚度50nm，白度70）和氯化锂（西格玛奥德里奇公司），使聚酰胺酸、纳米高岭土、氯化锂和溶剂的重量比为12：8：0.0264：88。纺丝溶液的粘度为6.5Pa·s，表面张力为8.8mN/m，电导率为66mS/m。

实施例6

采用实施例4的方法进行纺丝，所不同的是在聚酰胺酸1溶液中加入将适量纳米高岭土Superfil（购于枣庄市三新高新材料有限公司）和碳酸锂（西格玛奥德里奇公司），使聚酰胺酸、纳米高岭土、碳酸锂和溶剂的重量比为12：8：0.44：88。纺丝溶液的粘度为5.0Pa·s，表面张力为7.8mN/m，电导率为115mS/m。

实施例7

采用实施例6的方法进行纺丝，所不同的是纺丝电压为80Kv，纺丝距离为40cm。

实施例8

采用实施例7的方法进行纺丝，所不同的是采用纳米高岭土的粒径为200nm，片晶厚度为30nm，白度78（购于枣庄市三新高新材料有限公司，Surperfil-503）。

实施例9

采用实施例7的方法进行纺丝，所不同的是采用聚酰胺酸2溶液替代聚酰胺酸1溶液。

实施例10

采用实施例7的方法进行纺丝，所不同的是采用聚酰胺酸3溶液替代聚酰胺酸1溶液。

实施例11

采用实施例7的方法进行纺丝，所不同的是采用聚酰胺酸4溶液替代聚酰胺酸1溶液。

对比例1

Celgard2500隔离膜（聚丙烯，购于Celgard公司）

对比例2

用与实施例2相同的方法制备纳米纤维非织造布。不同的是，本实施例的纺丝溶液不添加纳米高岭土。

对于实施例2-11制备得到的纳米纤维非织造布和对比例1中的隔离膜、对比例2制备得到的不含纳米高岭土的非织造布进行性能测试，厚度采用测厚仪测试。透气度Gurley仪测试，透气度Gurley值是指100cc空气在一定压力下穿过1平方英寸薄膜所需的时间。采用ASTM-D2873测试薄膜的孔隙率。采用GB1040-2006测试薄膜的拉伸强度。热收缩采用如下方法测试：将隔离膜切成纵向方向MD=10cm，横向方向TD=10cm的部分，将其放入到预先加热到180℃的烘箱中，在30分钟后取出，通过游标卡尺测量隔膜的长度和宽度，计算热收缩率。纳米纤维直径通过扫描电子显微镜观测得到。穿刺强度参考专利CN1300862的方法测试。

纵向热收缩=（热处理前样品纵向长度-热处理后样品纵向长度）/热处理前样品纵向长度

横向热收缩=（热处理前样品横向长度-热处理后样品横向长度）/热处理前样品横向长度

测试结果如下：

表1

将实施例2-11的纳米纤维非织造布和对比例1中的隔离膜和对比例2中的纳米纤维非织造布作为电池隔膜分别装成电池，测试针刺、热箱、循环和倍率放电，每项测试测10只电池。测试锂离子电池采用人造石墨负极，钴酸锂正极，电解液采用质量比为1：1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯为溶剂，溶质为六氟磷酸锂，摩尔浓度为1.0mol/L。测试结果如表2所示。

表2

测试结果表明，隔膜采用实施例2-11的纳米纤维非织造布的电池针刺和热箱明显低于用对比例1和2的电池，不爆炸不冒烟不爆炸。另外电池循环性能结果表明，隔膜采用纳米纤维非织造布的电池的都大于80%，也优于对比例2的电池（循环800次后容量保持率75%），采用对比例1隔膜电池容量大大降低，说明纳米纤维非织造布具有高孔隙率改善隔膜保液能力，有助于电池循环性能，另外纳米高岭土也有助于吸收更多的电解液。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims

1.一种纳米纤维非织造布，其特征在于，包括直径为50-1500nm的聚酰亚胺纳米纤维和纳米高岭土；

所述聚酰亚胺为含酰亚胺基团数量为100～1000的聚合物；

所述纳米高岭土的粒径为100-500nm之间，晶片的厚度为10-100nm，白度70-80。

2.如权利要求1所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述聚酰亚胺纳米纤维的直径为100-500nm。

3.如权利要求1所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述聚酰亚胺和纳米高岭土的重量比为55:45-95:5。

4.根据权利要求3所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述聚酰亚胺的结构式如式Ⅰ所示，

其中，式Ⅰ中的A1选自以下结构a、b、c、d或e中的其中一种；

式Ⅰ中的A2选自以下结构f、g或h中的其中一种；

所述纳米高岭土的粒径为100-500nm。

5.根据权利要求4所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述纳米高岭土的粒径为100-250nm。

6.如权利要求1-5任一项所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述纳米纤维非织造布的厚度为10-60μm，透气率为2-200s，拉伸强度为10-120MPa，平均孔隙率为50％-90％。

7.如权利要求1-5任一项所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述纳米纤维非织造布还包括无机盐。

8.如权利要求7所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述无机盐为锂盐。

9.如权利要求8所述的纳米纤维非织造布，其特征在于，所述锂盐选自氯化锂、碳酸锂、草酸锂、偏硼酸锂或者硅酸二锂中的至少一种。

10.制备如权利要求1-9中任一项所述的纳米纤维非织造布的方法，所述方法包括制备含纳米高岭土、聚酰胺酸和第一有机溶剂的纺丝溶液，采用静电纺丝对纺丝溶液进行纺丝得到非织造布，将非织造布经热亚胺化处理和热压定型得到所述纳米纤维非织造布。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述纺丝溶液的粘度为1.0-20Pa·s，表面张力为1.0-80mN/m，电导率为10-150mS/m；

所述第一有机溶剂占所述纺丝溶液重量的80-99％。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述聚酰胺酸通过有机四酸二酐单体和有机二胺单体在第二有机溶剂中进行缩合反应制备得到。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机四酸二酐单体与所述有机二胺单体的摩尔比为0.95-1.1。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机四酸二酐单体与所述有机二胺单体的摩尔比为1.0-1.05。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂与所述第一有机溶剂可以相同或不同，所述第二有机溶剂选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少一种。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述纳米高岭土的粒径为100-250nm，晶片的厚度为10-50nm。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述纺丝溶液中还包括锂盐。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述锂盐占所述纺丝溶液中溶剂重量的0.03-0.5％。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述锂盐选自氯化锂、碳酸锂、草酸锂、偏硼酸锂或者硅酸二锂中至少一种。

21.如权利要求10-20任一项所述的方法，其特征在于，所述热亚胺化采用分段热处理的方法进行。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述热亚胺化处理包括：将经静电纺丝后得到非织造布在惰性气体保护下先在100℃处理15～60分钟，然后升温至150～200℃处理30～90分钟，在升温到250～300℃下处理15～30分钟，最后在300～350℃下处理15～30分钟。

23.如权利要求1-9任一项所述的纳米纤维非织造布在电池领域的应用。

24.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-9任一项所述的纳米纤维非织造布。