CN113764824A - 隔板设有表面改性剂的电池 - Google Patents

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CN113764824A CN202111026373.2A CN202111026373A CN113764824A CN 113764824 A CN113764824 A CN 113764824A CN 202111026373 A CN202111026373 A CN 202111026373A CN 113764824 A CN113764824 A CN 113764824A
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Abstract

一种电池，其隔板具有表面改性剂，前体形式的表面改性剂可以是一个或多个苯乙烯磺酰叠氮单体、聚合物或共聚物，其能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个苯乙烯磺化氮宾单体、聚合物或共聚物，其能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应将特定或所需的化学表面官能化引入聚合物或纺织材料的表面。此外，本发明可能优选地涉及一种表面改性剂，其包含含一个或多个氮宾官能团的苯乙烯磺酰叠氮单体、聚合物或共聚物，所述氮宾官能团能够凭借插入到聚合物或纺织材料表面的一个或多个碳‑氢键的插入反应引发化学反应，从而将特定或所需的化学官能化结合到聚合物或纺织材料表面。

Description

隔板设有表面改性剂的电池
该申请是分案申请，优先权日是2013年1月18日，原国际申请日是2014年1月17日，母案进入中国国家阶段的日期是2015年8月28日；国际申请号是PCT/US2014/011954，母案的中国国家申请号是201480011330.9；原申请的发明名称是《表面改性剂、改性材料和方法》。
相关申请的交叉参考
本申请要求享有2013年1月18日提交的序号为61/745,100的美国临时申请的优先权及权益，所述申请的内容以引用的方式并入本文。
技术领域
根据至少选定的实施方案，本发明涉及新型改进或优化的表面改性剂；由所述改性剂制造或改性的材料；制造或使用所述改性剂和/或改性材料的方法；和/或结合所述改性剂和/或改性材料的新型改性或优化的聚合物和/或纺织材料、隔板、服装、织物等。根据至少特定的实施方案，本发明涉及适用于聚合物和/或纺织材料的改性剂；改性的材料；制造或使用所述表面改性剂改性和/或官能化聚合物和/或纺织材料的方法；和/或使用表面改性或官能化的聚合物和/或纺织材料的方法。
根据至少特定的实施方案，本发明涉及一种表面改性剂，其包含一种能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个氮宾和/或卡宾官能团的适合的氮宾和/或卡宾前体。可能优选的氮宾前体包括的物质如含磺酰叠氮的苯乙烯单体，聚合物和共聚物，但不限于此，其能够在热或光存在的条件下经化学反应形成一个或多个氮宾官能团。至少特别选定的实施方案涉及一种表面改性剂，例如，磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物，其包含一个或多个磺酰基官能团，如磺酰叠氮官能团，其具有活性，能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应而将特定或所需的化学表面官能化引入聚合物或纺织材料表面。
引入的改性或官能化可以改变聚合物和/或纺织材料的物理性能或者可使这些材料具有新的功用。例如，所述官能化可向聚合物和/或纺织材料引入如亲水性、疏水性、亲油性、疏油性等性能，和/或所述官能化可改变聚合物或纺织材料的表面能以改性聚合物或纺织材料使其适用于特定的最终用途应用。此外，某些表面改性可以为新的官能作用提供特定的官能化。例如，引入官能化的目的可以是使材料能够在相互作用的情况下使用，例如，在它和其他材料如其他分子相互作用的情况下。更进一步的例子包括但不限于改性或官能化的材料在和其他材料、涂料、层等相互作用情况下的特定应用，尤其适用于电池隔板、阻隔织物、薄膜、基层、层、织物、纺织品，和/或用于电化学电池或蓄电池、纺织品、服装、过滤、吸附、测试、药剂传送、分析物传感、医疗设备、医疗诊断学等的应用。
背景技术
存在多种方法用于改善聚合物或纺织材料表面的物理或化学性质。某些已知的聚合物或纺织材料的表面改性往往是暂时性的，不能为多种最终用途应用持久地改性聚合物和/或纺织材料基体。
一种已知的方法是聚合物或纺织材料基体表面的处理或预处理，例如，用紫外光(单独使用，没有使用专门的表面改性剂)、等离子处理、电晕处理或氟代氧化。这些处理是粗糙的，特别是当用于薄膜和某些聚合物种类时。使用这些方法可能会引起聚合物基体表面发生机械或化学损毁的风险。在一些情况下，这种损毁将会损害为原定的最终用途进行改性的聚合物基体的性能。
更一般地，其他已知的聚合物或纺织材料的表面处理或预处理方法包括，例如，通过涂层、浸渍涂布、喷雾等方式依照已知的流程将一些功能材料覆在聚合物或纺织材料的基体上。这些处理缺乏耐久性，经过一段时间后就会从聚合物或纺织材料的基体表面磨损掉，造成聚合物或纺织材料使用一段时间后就不再适用于原定的最终用途。
因此，对于至少某些应用或用途，需要改进的方法用以改善聚合物或纺织材料表面的物理和/或化学性能。特别是需要改进或创新的方法用以持久地改性聚合物或纺织材料基体以满足多种最终用途的要求，改性为表面改性的聚合物或纺织材料、改性的官能化聚合物、官能聚合物以及上述材料的用途等。
发明内容
根据至少选定的实施方案，本发明提供了新型改进或优化的方法用以改善聚合物材料一个或多个表面的物理和/或化学性能；为多种最终用途应用提供了改进或创新的方法对聚合物基体进行持久地改性；提供了表面改性的聚合材料；提供了改性的官能化聚合物、提供了官能的聚合物，这些材料的用途等，或者至少关注上述需求。
根据至少特定的实施方案，本发明关注上述需求，并且涉及改性的官能化聚合物、官能聚合物和包含改性的官能化聚合物的化学改性基体、改性官能化聚合物的方法和/或应用改性官能化聚合物与基体表面进行化学反应的方法，和/或应用这些化学改性基体的方法。
此外，本发明提供了一种利用表面改性剂来改善聚合物或纺织材料的一个或多个表面(或侧面)的物理和/或化学性质的改进的方法，和/或改进或创新的方法用以对聚合物或纺织材料基体进行持久性地改性以满足多种最终用途的应用。
再者，本发明提供了一种利用表面改性剂改性聚合物和/或纺织材料的改进的方法，制造和/或使用一种表面改性剂用以改性和/或官能化聚合物和/或纺织材料的方法，和/或使用表面改性的或官能化的聚合物和/或纺织材料的方法。另外，本发明提供了一种利用表面改性剂来改善聚合物或纺织材料表面的物理和/或化学性质的改进的方法，和/或改进或创新的方法用以对聚合物或纺织材料基体进行持久性地改性以满足多种最终用途的应用。
可能理想地，表面改性剂是一种能够通过反应形成氮宾和/或卡宾官能团的试剂。氮宾和/或卡宾官能团与表面发生反应将所需的官能化引入该部位。更优选地，表面改性剂是一种能够通过反应形成氮宾官能团的试剂。氮宾官能团与表面发生反应将所需的改性或官能化引入该部位。在多孔表面，引入的改性和/或官能化可以穿越整个表面、不覆盖孔、在孔内、在表面并下至孔内部、仅在一个表面、在两个表面等。
至少选定的实施方案涉及表面改性剂的制备方法，所述表面改性剂包含含磺酰叠氮化物的苯乙烯单体。含磺酰叠氮的单体能够在热或紫外光(UV)存在的条件下经化学反应形成一个被称为氮宾的化学物种。氮宾是一个活性中间体，是仅携带6价电子的电中性的化学物种。氮宾能够与某些基体反应，包括饱和碳氢化合物和其他C-H或杂原子键，通过插入反应氮宾将自己插入基体的一个或多个C-H或杂原子键中。聚合物上的氮宾团提供反应活性部位，多官能氮宾前体在此处激活并以共价形式插入基体的一个或多个C-H或杂原子键中以改善基体的化学性能。
至少选定的实施方案涉及包含表面改性剂的制备方法，所述表面改性剂包含含磺酰叠氮基的聚合物或共聚物。含磺酰叠氮基的聚合物或共聚物能够在热和紫外光存在的条件下经化学反应形成一个被称为氮宾的化学物种。氮宾是一种活性中间体，是仅携带6价电子的电中性的化学物种。氮宾能够与某些基体反应，包括饱和碳氢化合物和其他C-H或杂原子键，通过插入反应氮宾将自己插入基体的一个或多个C-H或杂原子键中。苯乙烯聚合物或共聚物上的氮宾团提供活性氮宾部位将其以共价形式插入基体的一个或多个C-H或杂原子键中以改善基体的化学性能。
这样，氮宾前体官能团充当反应活性部位或交联连接体将含磺酰叠氮基的聚合物或共聚物连接到基体以改善基体的化学性能。例如，当基体为聚合物或纺织材料时，含磺酰叠氮基的聚合物或共聚物的接入能够改善聚合物或纺织材料表面的化学反应性，无论单独或与一种或多种聚合物混合都可以为所需的应用提供适合的界面。
附图说明
图1表示根据本发明改性或官能化基体表面形成改性的官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜等的一个实施方案。
图2表示根据本发明改性或官能化基体表面形成改性和/或官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜的另一个实施方案。
图3是根据本发明的改性和/或官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜等的侧视或端视图。
图4是根据本发明的改性和/或官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜等的两侧或端视图。
图5是根据本发明的改性和/或官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜或包含附加组分D的相关产品如涂层、层等的侧视或端视图。
图6是根据本发明的改性和/或官能化的基体、材料、层、基座、膜、隔板、多孔膜、无孔前体膜或包含附加组分D的相关产品如涂层、层等的两侧或端视图。
图7是根据本发明各实施方案制成的材料的FTIR光谱。
图8是根据本发明各实施方案制成的材料的DSC曲线。
图9是根据本发明各实施方案制成的材料的热重量分析。
具体实施方式
本发明至少选定的实施方案涉及聚合物和/或纺织材料的表面改性剂，制造或使用表面改性剂以改性或官能化聚合物和纺织材料的方法，和/或表面改性或官能化的聚合物和/或纺织材料的使用方法，和/或使用或包含表面改性或官能化的聚合物和/或纺织材料的产品。此外，本发明还提供了改进的方法利用表面改性剂改善聚合物或纺织材料的一个或多个表面(或侧面，或部分)的物理和/或化学性质，以及改进或创新的方法用以对聚合物或纺织材料基体进行持久性地改性以满足多种最终用途的应用。
至少选定的实施方案涉及表面改性剂的制备方法，所述表面改性剂可用于改性或官能化聚合物和/或纺织基体的表面。在某些实施方案中，表面改性剂包含能够形成氮宾或卡宾官能团、反应活性部位和/或交联部位的前体。在一个特定实施方案中，表面改性剂包含含磺酰叠氮化物的苯乙烯单体、聚合物或共聚物。磺酰叠氮官能单体能够在适宜的条件下发生化学反应，例如，在热或紫外光存在的条件下，形成一个被称为氮宾的化学物种。氮宾(R-:N:)是一个活性中间体，是仅携带6价电子的电中性化学物种。氮宾能够通过一种插入反应与聚合物和/或纺织基体反应，将自己插入到基体的C-H或杂原子键中。下图的步骤1示出了当暴露于紫外光或热时，以R-N＝N+＝N-表示(通常也用R-N3来表示)的叠氮化物形成氮宾R-:N:的通例，氮气为副产品。
步骤1：
Figure BDA0003243468150000031
步骤2：
Figure BDA0003243468150000032
在上图的步骤2中，氮宾然后可与烷基或芳基的部分反应，将自己插入到示例的C-H键中形成R-N-CH2-R’。氮宾中间体是将自己共价地插入到示例中R’-CH3的一个或多个C-H键的反应活性部位，用以改善例中碳氢化合物基体的化学性能。
本发明某些实施方案涉及以R-S＝O2-N3表示的含磺酰叠氮的单体的制备方法，其能够在暴露于热或紫外光时形成氮宾中间体。氮宾中间体能够与基体发生化学反应，将自己插入到一个或多个C-H或杂原子键中，用以改善基体的化学性能。当含磺酰叠氮的单体被激活成氮宾中间体并插入到聚合物或纺织材料的一个或多个C-H或杂原子键中，它能够依据磺化官能化单体的化学性质改性聚合物或纺织材料表面的化学反应性。一个这样的例子是磺化苯乙烯叠氮单体4-苯乙烯磺酰叠氮：
Figure BDA0003243468150000041
进一步地，当4-苯乙烯磺酰叠氮暴露于紫外光或热中，其自身能够插入到聚合物或纺织材料的一个或多个C-H或杂原子键中并且能够改善聚合物或纺织材料表面的化学反应性。包含带磺酰叠氮基的单体的聚合物被激活产生多个氮宾中间体，它们将自己插入到分布在聚合物或纺织材料表面的多个C-H或杂原子键中并且依据与聚合物或纺织材料基体表面反应的含磺酰叠氮的聚合物的组成在不同程度上改变聚合物或纺织材料表面的化学反应性。
进一步的实施方案涉及包含一种小分子的表面改性剂的制备方法，例如含磺酰叠氮的小分子。当含磺酰叠氮的小分子暴露于热和紫外线中被转化为氮宾官能团，能够将自己插入到聚合物或纺织材料的C-H或杂原子键中并且能够依据所选的含磺酰叠氮的分子的化学反应性改性聚合物或纺织材料表面的化学反应性或其他界面特性。本质上，氮宾前体引入了所附官能团的化学官能性，并依据所选的官能性改变聚合物或纺织材料表面的化学反应性或界面性能。能够改善简单脂肪族碳水化合物表面的含磺酰叠氮的分子的例子可表示为：
Figure BDA0003243468150000042
进一步地，当一个或多个含磺酰叠氮的分子或聚合物在暴露于热和紫外光的条件下经过化学反应形成一个或多个氮宾，一个或多个氮宾通过插入反应在基体的各个C-H或杂原子键部位反应，并且根据插入的氮宾基团的数量将聚合物或纺织材料的化学官能性或界面性能改变至更高的程度。这样，多个氮宾前体可充当反应部位或交联连接体将含磺酰叠氮的分子或聚合物连接到基体以改善基体的化学性能。例如，当基体为聚合物或纺织材料，一种或多种含磺酰叠氮的聚合物的结合可改善聚合物或纺织材料表面的化学反应性，使其适用于预定的最终用途。
除了结合两种单体外，一种生成这种含磺酰叠氮的聚合物的方法是通过如聚乙烯磺酸盐或聚苯乙烯磺酸钠的材料后聚合改性。如下所示，这类聚合物可以便捷地通过一般的化学改性技术转化为磺酰叠氮。
Figure BDA0003243468150000043
本发明公开的另一个实施方案涉及表面改性剂的制备方法，所述表面活性剂包含含磺酰叠氮的聚合物。一般地，在所述的多个实施方案中，表面改性剂可以表示为组分B(这里组分B包含交联或反应物质，例如来自于氮宾前体物质的氮宾基团，用于官能化聚合物或纺织材料)，也可以表示为组分A+B(这里组分B定义如上，组分A是某种官能聚合物或官能团，用来与聚合物或纺织材料匹配将特定的配方、特性、化学性质等引入聚合物或纺织基体)。进一步地，在多个实施方案中，组分B可只包含一种单体X，单体X包括作为活性氮宾或卡宾官能团前体的单体。而在其他实施方案中，组分B可包含单体X+单体Y，单体Y是某种其他单体，其可降低原材料整体成本(相对于组分B只包含单体X)或者赋予聚合物或纺织基体某些性能或官能性。
作为例子，含磺酰叠氮的聚合物可通过聚合下面的单体X，
Figure BDA0003243468150000051
磺化苯乙烯叠氮化物单体，在一个均聚物体系中制备。在这样的均聚物体系中，使用上述命名法，组分B，表面改性剂，只包含一种单体X(非单体X+Y)。在其他实施方案中，含磺酰叠氮的聚合物可通过单体X，磺化苯乙烯叠氮化物单体，夹杂其他单体Y(可以是多种)的聚合来制备，这里单体Y不包含氮宾(或卡宾)前体物质。单体Y的一些例子包括苯乙烯、五氟苯乙烯或磺化苯乙烯的钠盐，所述单体分别表示如下：
Figure BDA0003243468150000052
这种方法的优点在于得到的含磺酰叠氮的聚合物通过加入正交官能团或者可供选择的表面性质，能够更容易地调整到预期的性能，这将有利于进一步的配方规划。
进一步地，其他单体Y的例子如下：
Figure BDA0003243468150000053
R＝H、甲基、乙基、异丙基、丁基、己基、环氧丙基其中，单体Y的第一个和第二个例子分别是甲基丙烯酸盐(酯)单体和丙烯酸盐(酯)单体，其可根据R基团的选择改变表面改性剂的物理特性(例如玻璃态转变温度)，第三个例子是酸酐，它是为进一步正交化学反应提供条件的一种活性化学物种。其他单体Y的例子包括，但不限于，2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶和/或N-乙烯基吡咯烷酮。
以下所示进一步的例子是一种含叠氮化物的磺酰苯乙烯单体(单体X，如下所示数量为“n”)与一种含具有特定化学官能性的R基的第二单体(单体Y，如下所示数量为“m”)共聚产生的共聚物，它可以是，但不限于下面任一例子：
Figure BDA0003243468150000054
聚合物X-Y
制备的含磺酰叠氮的共聚物在暴露于热或紫外光的状态下能够经化学反应形成氮宾中间体。氮宾通过插入反应与聚合物或纺织基体反应，氮宾官能团将自己插入到基体的一个或多个C-H或杂原子键中。此外，磺酰叠氮共聚物中的重复单元n和m的比值为0.1≤n/(n+m)≤0.75。用另一种方式表述，即在某些实施方案中，单体中叠氮化物的摩尔比[n/(n+m)]以百分比计为10-75％。在某些优选的实施方案中，叠氮化物在单体中的摩尔比[n/(n+m)]为10-40％，在其他优选的实施方案中，叠氮化物在单体中的摩尔比[n/(n+m)]为15-30％，在更优选的实施方案中，叠氮化物在单体中的摩尔比[n/(n+m)]为20-25％。
这样，在一些实施方案中，一个或多个氮宾官能团充当反应部位或交联连接体将含磺酰叠氮的共聚物组分B(这里包含单体X+Y)或组分A-B连接到基体(聚合物或纺织基体在这里也可以组分C表示)，以改善基体的化学性能。例如，当磺酰叠氮共聚物包含五氟苯乙烯作为R基团，R基团在“Y”单体中，将一个或多个氮宾插入碳水化合物基体或聚合物或纺织材料可降低聚合物或纺织材料表面的表面能。
具有可替代的官能性的含磺酰叠氮的官能化材料的例子还有丹酰叠氮化物，如下所示其由丹磺酰氯与叠氮化钠反应生成：
Figure BDA0003243468150000061
丹酰叠氮化物的一个显著的化学性质是当硫原子与氮结合时会发荧光。因此，丹酰叠氮化物可用于作为蛋白质的生物标记。当丹酰叠氮在紫外光或热存在的情况下反应形成氮宾，氮宾与聚合物或纺织基体共价结合，基体将会变成持久荧光的，表明发生了丹酰叠氮的一个或多个氮宾基团到聚合物或纺织基体的一个或多个C-H键的共价连接。随后的洗涤可以验证基体上丹酰荧光团的耐久性。下图显示紫外光或热的作用下氮宾的形成，以及随后氮宾与聚合物或纺织基体的反应，这里聚合物或纺织基体以R’-CH3表示。
Figure BDA0003243468150000062
在某些实施方案中，丹酰叠氮通过己烷溶液作为涂层涂覆到聚丙烯薄膜基体，然后将薄膜基体暴露于紫外光中，导致薄膜强烈地发荧光，用溶剂(例如丙酮)和/或水清洗后也不减弱，表明一个或多个分子通过氮宾中间体共价地结合到聚丙烯薄膜基体的表面。
进一步的例子，当含磺酰叠氮的共聚物包含磺酸盐官能团(如前面所示可作为单体Y)，氮宾中间体在聚合物或纺织品上的结合表明处理后的材料表面能显著增强。聚合物或纺织材料表面能的增强或减弱可改变聚合物或纺织材料表面的化学特性，使表面与其他试剂例如染料、修饰剂、防水剂、抗菌剂、油、香水等的化学反应性增强或减弱。
更多聚合物或纺织材料基体材料的化学改性例子包括但不限于：通过将含磺酰叠氮的单体与根据其化学官能性选择的单体或聚合物共聚使聚合物或纺织基体表面亲水、疏水、亲油或疏油。例如，当含磺酰叠氮的单体与包含亲水、疏水、亲油或疏油官能团的共聚物聚合，亲水、疏水、亲油或疏油官能团的化学特性就会化学地结合到聚合物或纺织基体表面。
此外，根据本发明选定的实施方式，当定义为组分B的含磺酰叠氮的单体或聚合物与定义为组分A的共聚物、单体、聚合物或其他官能团结合，可形成组分A-B，组分A-B可用作涂层涂覆到聚合物或纺织材料(其中聚合物或纺织材料也可用组分C表示)的表面。当聚合物或纺织材料涂覆的表面暴露于热或紫外光中，一个或多个氮宾活性基团在组分A-B(或组分B)上生成，所述活性基团可与组分A-B(或组分B)共价结合于聚合物或纺织材料(组分C)的表面以形成改性的基体A-B-C(或B-C)。
在一些实施方案中，组分B由被热或光激活时产生氮宾和/或卡宾基团的材料构成，其含有单体X或单体X+Y。例如，在图1中，组分B含有单体X和Y。在图1中，组分B通过氮宾的反应结合到聚合物或纺织材料(组分C)表面以改变聚合物或纺织材料(组分C)的化学反应性满足多种最终用途。
如图2所示，类似的方法包括将组分B通过氮宾反应结合到聚合物或纺织材料(组分C)的表面以改变聚合物或纺织材料(组分C)的化学反应性满足多种最终用途。在图2所示的实施方案中，组分B含有单体X，而不是单体X+Y。
当磺酰叠氮暴露于紫外光时形成氮宾基团，氮宾基团能够通过一个生成副产品N2的加成反应引发插入C-H或其他杂原子键的插入反应。当组分B或组分AB暴露于选定波长范围的优化的紫外光时，带着自己新产生的活性氮宾末端基的改性的叠氮化物还能够起到标记试剂的作用。氮宾基团在基体材料表面一部位的反应，将官能化的组分AB(或组分B)插入到聚合物或纺织基体组分C，并将新的所需的标记功能引入组分C。
而且，插入反应的优点在于不允许化学自由基扩散到插入部位以外。对于例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)的聚烯烃基体而言这一点很重要，因为一旦自由基被引入到聚烯烃的主链中，PE和PP容易交联或降解。
如此，基体材料如聚合物或纺织材料的表面能够以希望的化学方式改性或作标记，并且凭借氮宾基团化学反应性的优点定制所需的表面性质，以满足各种广泛的最终用途。一个这样的例子是通过将通常化学反应惰性的表面改变为活性的表面来改变聚烯烃例如聚丙烯表面的表面能和/或疏水性和/或亲油性。
大多数聚烯烃本身是“无官能性的”，它们不容易接受对材料的机械或化学稳定性没有显著影响的化学改性。氮宾基中间体为无官能性的聚烯烃改性提供了条件，并且不会产生很多传统的表面改性手段都会产生的严重损毁或降解。在一些情况下，这种损毁或降解将会损害为原定的最终用途进行改性的聚合物基体的性能。
本发明的至少某些选定的实施方式涉及改性的官能化聚合物、官能的聚合物以及包含改性的官能化聚合物的化学改性基体；改性官能化聚合物的方法和/或应用改性官能化聚合物与基体表面进行化学反应的方法；和/或应用这些化学改性基体的方法。至少某些实施方案涉及改性的官能化聚合物、官能的聚合物，以及将官能化聚合物改性为化学改性的孔、微孔和无孔聚合物基体和应用所述改性基体的方法。在至少选定的实施方案中，卡宾基R-C:或氮宾基R-:N:都是活性中间体，能够执行杂原子插入反应。卡宾或氮宾中间体可以通过多种热和光化学反应形成。氮宾前体的例子如芳基叠氮、酰基叠氮、叠氮甲酸盐、磷酰基叠氮、磷酰基，或磺酰叠氮。卡宾前体的例子如卤代烷、重氮烷、重氮酮、重氮乙酸酯(diazoneacetates)、β-酮-α-重氮乙酸酯、脂肪族偶氮或二环乙亚胺。在一些实施方案中，卡宾材料可用一个或多个所述卡宾前体通过α-消除反应生成。
本发明至少某些选定的实施方案满足改性多孔聚合物基体表面的需求。本发明至少选定的实施方案满足上述需求和/或涉及改性的多孔聚合物薄膜基体；制造改性的聚合物多孔薄膜基体的方法；和/或应用改性的聚合物多孔薄膜基体的方法；化学改性的聚烯烃微孔薄膜、制造改性的聚烯烃微孔薄膜的方法；和/或应用改性的聚烯烃微孔薄膜的方法；化学改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜、制造改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜的方法；和/或应用改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜的方法；聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜的化学改性，通过含有卡宾或氮宾中间体的改性官能化聚合物与聚烯烃的碳-氢键的反应与聚烯烃形成碳-碳或氮-碳共价键；改善锂离子充电电池中聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜的亲水性或润湿性的方法；和/或在聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜中引入交联的方法等。
根据本发明至少选定的可能的优选实施方案，至少一部分聚烯烃微孔隔板或薄膜表面的化学改性可通过含有卡宾和/或氮宾中间体的官能化聚合物或共聚物与如聚烯烃的碳-氢键来完成。这种基于含有卡宾和/或氮宾中间体的官能化聚合物或共聚物的化学反应或处理提供了一种更持久地改善锂离子充电电池中聚烯烃微孔隔板润湿性的方法。此外，含有卡宾和/或氮宾中间体的官能化聚合物或共聚物与聚烯烃微孔隔板薄膜至少一个表层的C-H键反应将交联的官能性引入聚烯烃可用以提高聚烯烃微孔隔板或薄膜的高温稳定性。
根据至少某些选定的实施方案，本发明满足多孔聚合物基体表面改性的需求。本发明至少选定的实施方案满足上述需求并且涉及改性的多孔聚合物薄膜基体；制造改性的聚合物多孔薄膜基体的方法以及应用改性的聚合物多孔薄膜基体的方法。特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃微孔薄膜；制造化学改性聚烯烃微孔薄膜的方法以及应用化学改性聚烯烃微孔薄膜的方法。更特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃微孔防水/透气纺织薄膜；制造化学改性聚烯烃微孔防水/透气纺织薄膜的方法以及应用化学改性聚烯烃微孔防水/透气纺织薄膜的方法。根据至少选定的优选实施方案，本发明涉及聚烯烃微孔防水/透气纺织薄膜通过含有卡宾或氮宾中间体的改性官能化聚合物与聚烯烃的碳-氢键的反应进行的化学改性；降低表面能或引入疏油性至防水/透气纺织薄膜以提高防水/透气纺织品抗污损的能力和/或提高薄膜防水性的耐久性的方法等。
根据至少某些选定的实施方案，本发明满足聚合物纺织纤维表面改性的需求。本发明至少选定的实施方案满足所述需求并且涉及改性的聚合物纺织纤维；制造改性的聚合物纺织纤维的方法以及应用改性的聚合物纺织纤维的方法。特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃纺织纤维；制造化学改性聚烯烃纺织纤维的方法以及应用化学改性聚烯烃纺织纤维的方法。更特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃纺织纤维；制造化学改性聚烯烃纺织纤维的方法以及应用化学改性聚烯烃纺织纤维的方法。根据至少选定的优选实施方案，本发明涉及聚烯烃纺织纤维通过含有卡宾或氮宾中间体的改性官能化聚合物与聚烯烃的碳-氢键的反应进行的化学改性；降低表面能或引入疏油性至防水/透气纺织纤维以提高防水/透气纺织纤维抗污损的能力和/或提高薄膜防水性的耐久性的方法等。
本发明至少某些目的、实施方案、方面、和/或例子涉及表面改性的聚合材料、改性的官能化聚合物、官能的聚合物、包含改性官能化聚合物的化学改性基体；制造和/或应用表面改性的聚合材料、改性的官能化聚合物、官能的聚合物和/或包含改性官能化聚合物的化学改性基体的方法；改性官能化聚合物的方法和/或应用改性的官能化聚合物与基体表面进行化学反应的方法；和/或应用这种化学改性基体的方法。至少某些实施方案涉及改性的官能化聚合物、官能聚合物以及将官能化聚合物改性为化学改性多孔和/或无孔聚合物基体的方法和/或应用所述改性基体的方法。至少选定的实施方案涉及改性的官能化聚合物、官能聚合物以及将官能化聚合物改性为化学改性多孔和/或无孔聚合物基体的方法和/或应用所述改性基体的方法。至少某些实施方案涉及改性某些官能化聚合物使它们引发基体的表面性能的改变。根据至少选定的可能的优选实施方案，本发明涉及用一种卡宾和/或氮宾交联改性剂(组分B，其可包含单体X或单体X+Y)化学地改性一种官能化聚合物(组分A)以形成具有卡宾或氮宾官能性的改性官能化聚合物A-B，聚合物A-B能够与基体的表面反应并且引起基体在表面性质表面皿性质上的改变以满足预定的应用。根据至少选定的可能优选的实施方案，本发明涉及用卡宾和/或氮宾交联改性剂(组分B，可包含单体X或单体X+Y)与官能化聚合物(组分A)结合来共价地改性聚合物(组分C)的表面以形成改性的基体A-B-C。这种改性可改变聚合物表面的化学反应性，使改性的基体具有一种为预定的最终用途或应用专门设计的官能性。
结合附图说明根据本发明的改性的基体，如图3-6。在图3中，一改性的基体A-B-C包含组分C(一种聚合物或纺织基体)，组分C通过组分A(一种官能的聚合物、含氟聚合物、标记物等)与组分B(卡宾和/或氮宾交联改性剂)的结合实现改性。组分A给予改性的基体一个或多个所需的性能(例如荧光标志、疏水性、亲水性等)，组分B提供反应性用以和某种具有官能的物质如组分A结合来改性组分C的表面。在图4中，两个改性基体包含组分C(一种聚合物或纺织基体)，组分C通过包含单体X和Y的组分B改性。在图4中，单体X提供氮宾和/或卡宾反应性用以改性组分C的表面，单体Y提供体系所需的某个性能或功能。
图5示意了一改性的基体A-B-C-D，其体系中加入了一附加组分D。在图5中，组分D可以是一涂层，如陶瓷涂层。组分C可以是某种通常不与组分D结合的聚合物材料或纺织基体。通过官能的聚合物A(也用组分A表示)与改性剂组分B的结合改性组分C的表面，与未使用本发明改性剂的情况相比，组分D能够更容易更持久地附着到组分C的表面。类似地，在图6中，显示了两个改性的基体，其体系中加入了一附加组分组分D。在图6中，组分D可以是一涂层，如陶瓷涂层。通过用包含单体Y和单体X的材料改性组分C的表面，与未使用本发明改性剂的情况相比，组分D能够更容易更持久地附着到组分C的表面。
本发明至少某些目的、实施方案、方面、和/或例子涉及持久地改性聚合物基体以满足各种最终用途或应用的改进的或新的方法；表面改性的聚合物材料；改性的官能化聚合物；官能的聚合物；这些材料的用途；等。
本发明至少某些实施方案满足当前的需求和/或涉及新型改进的或改性的表面改性聚合物材料；改性的官能化聚合物；官能聚合物；和/或包含改性官能化聚合物的化学改性基体；和/或化学改性包含官能化聚合物的基体的方法；和/或改性官能化聚合物的方法和/或应用改性官能化聚合物与基体表面进行化学反应的方法；和/或应用这些化学改性基体的方法。
特别地，某些实施方案涉及改性某些官能化聚合物使它们能够引起基体表面性质的改变。根据至少选定的优选实施方案，本发明优选涉及采用氮宾(或卡宾)交联改性剂(组分B，其可包含单体X或单体X+Y)化学地改性官能化聚合物(组分A或官能的或官能化的组分A)以形成改性官能化聚合物A-B，聚合物A-B能够化学地改性聚合物基体的表面并且引起聚合物基体表面性质的改变以满足预定的用途。
根据至少特定的实施方案，本发明涉及一种表面改性剂的制备方法，在一些实施方案中，所述表面改性剂包含含有氮宾或卡宾前体官能团能够被热或紫外光激发发生化学反应形成氮宾和/或卡宾实体的磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物。至少选定的实施方案涉及一种表面改性剂，所述表面改性剂包含磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物；这种表面改性剂含有氮宾实体，氮宾实体能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应赋予聚合物或纺织材料特定的或所需的化学的表面官能性。
至少某些实施方案涉及单体X和单体Y共聚形成包含单体X+Y的组分B的方法，所述单体Y包含某种能改变聚合物或纺织材料(组分C)表面能和/或化学性质的官能团。此外，一些实施方案涉及将组分A与改性的苯乙烯磺酰叠氮单体、聚合物或共聚物结合形成改性的官能化A-B，所述组分A含有特别选定以获得预定功能如亲水性、疏水性、亲油性或疏油性和/或选定以改变聚合物或纺织材料表面能的官能团，所述官能化A-B能够与热或光(如紫外光)反应生成带有氮宾官能团的改性的苯乙烯磺酰氮宾单体、聚合物或共聚物，所述氮宾官能团能够与表示为组分C的饱和烃基体发生化学反应生成一种聚合物或纺织材料A-B-C以满足预定的最终用途应用。
当脂族或芳基叠氮化物暴露于紫外光时形成氮宾官能团，氮宾官能团能够通过一个生成副产品N2的加成反应引发插入C-H键的插入反应。当暴露于选定波长范围的优化的紫外光，改性的叠氮化物带着自己的活性氮宾末端基能够承担交联和标记试剂的作用。当改性的脂族或芳基叠氮化物还包含具有例如亲水性、疏水性、亲油性或疏油性的官能性的特定化学基团时，R-:N:氮宾基在基体材料表面饱和的C-H部位的反应将官能化的组分A-B插入到聚合物或纺织基体组分C，并将新型所需的化学官能性引入组分C。
氮宾(R-:N:)是卡宾的氮类似物，仅携带6价电子。氮宾和卡宾是对官能性的和名义上无官能性的基体都具有独特反应性的活性中间体。尽管可能有能够改性特定官能性的聚合物基体的方法，本发明提供了一种适用于改善那些无官能性的聚合物基体，即那些不含有官能性基团的聚合物基体的方法。大多数聚烯烃本身是“无官能性的”，它们不容易接受对材料的机械或化学稳定性没有显著影响的化学改性。氮宾基中间体为无官能性的聚烯烃改性提供了条件，并且不会产生很多传统的表面改性手段通常会产生的严重降解。而且，本发明的氮宾基中间体的使用可适用于几乎所有聚合物基体而无需考虑针对某一特定官能团的化学改性。本发明的活性的氮宾基中间体优点在于能够将自己插入聚烯烃聚合物基体的碳-氢化学键。氮宾基中间体组分B特有的化学反应性提供了一种向聚合物或纺织基体加入选定的官能性的方法。
能够形成活性氮宾基的叠氮化物包括但不限于：芳基叠氮化物、酰基叠氮化物、叠氮甲酸盐、磷酰叠氮化物和磺酰叠氮化物。如下所示一个优选的实施例是聚苯乙烯磺酰叠氮聚合物与一种R-基改性的聚苯乙烯聚合物以优选的‘n/n+m’比0.1≤n/n+m≤0.75的带有R-基的改性苯乙烯聚合物共聚。如下所示的三个改性聚苯乙烯聚合物的R官能团，苯乙烯、2,3,4,5,6-五氟苯乙烯和4-苯乙烯磺酸盐：
Figure BDA0003243468150000101
根据本发明的一个例子，带有多个氮宾中间体或前体的改性剂组分B能够与一个或多个预定的官能化组分A混合形成一种特定的化学物种，在这里表示为“多反应活性部位改性官能化聚合物A-B”。在适当的比例和配方条件下，这种聚合物A-B能够进一步与指定的聚合物基体反应将一种特定的、所需的化学官能性加入到聚合物基体中，为满足一种预定的最终用途定制聚合物基体的化学结构，所述指定的聚合物可以是天然的聚烯烃，或者一些其他合成或天然提取的聚合物材料。
一种改性的官能化的聚磺酸氮宾单体、聚合物或共聚物能够通过一种化学反应，具体地说一种插入反应，将自己插入一个或多个聚合物基体表面的C-H键中使聚合物基体表面获得持久的共价的改性。含有多个氮宾-生成个体的聚苯乙烯磺化氮宾单体、聚合物或共聚物能够结合到聚烯烃表面的多个部位通过插入反应插入到聚烯烃聚合物基体的一个或多个C-H键中形成最终的官能化材料(聚烯烃基体A-B-C)。产生的复合材料(聚烯烃基体A-B-C)不仅具有类似于聚烯烃基体的主体性能，还具有聚磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物的表面性质。例如，改性后的聚烯烃表面根据改性的质量和程度可表现出具有大大高于普通聚烯烃的表面能。此外，改性后的聚烯烃表面可表现出具有较高或较低程度的亲水性、疏水性、亲油性或疏油性。
根据本发明至少选定的实施方案，聚烯烃聚合物基体可以是微孔聚烯烃薄膜基体，其表面经过化学改性而具有组分A-B的官能性，例如具有较高或较低程度的亲水性、疏水性、亲油性或疏油性，或者具有不同的表面能。微孔聚烯烃薄膜容易将大量的油脂吸入它们的孔。基于本发明的官能化组分A-B的处理和改性可用于改性微孔聚烯烃薄膜的亲水表面使其吸收较少的油脂或者排斥油脂的吸收，从而产生出改性的微孔聚烯烃薄膜基体用于多种材料的新型分离或过滤。
一个通过用官能性组分A-B改变微孔聚烯烃薄膜的亲油性而实现的最终用途应用的例子是“防水/透气”外套，包含微孔聚烯烃薄膜的防水外套服装可通过使服装更透气让穿着者身体的水分透过防水外套的面料蒸发掉来很大程度上提高其舒适性。这个功能通常称为“防水/透气”外套。很多“防水/透气”服装包含依靠水分子的分子输运来获得透气性的无孔材料。因此有必要通过引入真正的多孔薄膜来提供改善的透气性使水蒸气分子通过扩散蒸发到空气中，从而大大增强透气性并且提高穿着者的舒适性。某些微孔薄膜的一个缺点是它们会被自然的身体油脂或其他油脂弄脏，造成薄膜的防水性能降低。利用本发明改性微孔薄膜的表面能够克服这个缺点，例如，用一种含氟的化合物使薄膜表面变成疏油的能抵抗自然身体油脂或其他油脂。
根据本发明至少选定的实施方案，还有使用一种官能化组分A-B来降低聚合物纺织纤维和/或织物的表面能的应用。聚合物纺织纤维和织物的防水性和/或耐污性往往通过使用耐久防泼水(“DWR”)涂层和涂装来获得。这些DWR涂层和涂装耐久性差并会因反复清洗和/或使用而磨损。一些纺织纤维和/或织物，例如那些由丙烯酸制成的材料，不易进行DWR涂层处理，在耐水和/耐污性要求高的应用中往往无法使用。本发明的至少某些方法或实施方案可用于改性聚合物纺织纤维和/或织物，例如，用一种含氟的化合物使聚合物纺织纤维和/或织物持久地防水和/或抗污。
此外，根据本发明至少选定的实施方案，官能化组分A-B可用于降低在某些香水容器装置壁使用的聚烯烃的表面能。某些香水容器装置通过控制香水物质透过香水容器装置的一个或多个壁进行工作。香水容器装置通常会包含聚烯烃，往往由聚乙烯制成。然而，香水透过香水容器装置的聚乙烯薄膜壁的释放率会因为聚烯烃薄膜的无孔性受到限制。因此，为了获得理想的香水释放率必须加大香水容器装置的尺寸和/或必须增大香水容器装置内的香水的浓度(因此会导致成本增加)。
这就有了在所述香水容器装置中装入较少的香水而又能够获得理想的香水释放率的更经济的需求。为此，使用一种微孔聚合物表面作为香水容器装置或容器的壁的材料将会促进香水以更快的速度透过香水容器装置薄膜壁的运动。然而，由于，香水油脂容易从容器的薄膜壁泄露，因而微孔聚烯烃薄膜在香水容器装置应用中的使用受到限制。利用本发明改性微孔薄膜的表面能可以克服这个缺点，例如，通过使用含氟的官能化聚合物A-B使薄膜或香水容器装置的壁疏油并防止香水油脂泄露。
根据本发明至少选定的实施方案，改性的官能化聚合物A-B能够改性一种聚合物基体，所述聚合物基体具有较低或较高的表面能—在没有改性的官能化聚合物A-B的情况下—通常会抵制所需的化学材料直接结合。或者，改性的官能化聚合物A-B可共价地改性聚合物基体，所述基体具有极性—在没有改性的官能化聚合物A-B的—通常会限制和/或阻碍所需的化学材料直接结合。此外，改性的官能化聚合物A-B能够改性聚合物基体，所述聚合物基体的表面具有亲水或疏水—表面性质，在没有改性的官能化聚合物A-B的情况下，通常会限制或阻碍所需的化学材料直接结合。或者，改性的聚合物A-B能够改性聚合物基体，所述聚合物基体的表面具有亲油或疏油—表面性质，在没有改性的官能化聚合物A-B的情况下，通常会限制或阻碍所需的化学材料直接结合。
至少某些实施方案涉及改性某些官能化聚合物用于为可能需要生物检测或分析试验的最终用途应用加入生物提取的聚合物和小分子。蛋白质、DNA、RNA、天然产生的多糖或其他生物相关的物质可被用于这类应用。在这些实施方案中，所述改性可通过用单个氮宾和/或卡宾组分B或多官能的卡宾和/或氮宾组分B混合物改性某些官能化聚合物进行。此外，至少某些实施方案涉及采用多官能的卡宾和/或氮宾前体组分B混合物改性聚合物基体的表面，所述组分B已经与所需的组分A发生反应，所述组分A可为如功能性的合成聚合物、小分子、生物活性表面改性剂等。
聚合物基体表面的改性可用于改变其官能性。例如，名义上的化学惰性聚合物基体能够通过组分A或者改性的官能性的组分A-B加入的官能团涂刷基体表面而被改性，其被设计成参与到一个二次后处理中以改性聚合物基体。所述改性改变了聚合物基体的官能性以实现预定的最终用途应用。所述后处理反应的一个例子是纺织品最终用途应用，其中纺织基体的表面已经与改性的组分A-B发生反应，因此其可接受标准的纺织品染色化学品和流程而产生显著不同的最终效果。
聚合物基体(例如，组分C)可包括任意的合成或天然的聚合物或共聚物，如烯族的、苯乙烯系、硅胶、氨基甲酸酯、丙烯酸酯、酯、乙烯基、纤维素、酰胺、芳族聚酰胺、醚或它们的共聚物和混合物。此外，聚合物基体还可以是交联的网状材料，如酚醛树脂或橡胶态材料如丁二烯、异戊二烯和氯丁橡胶。此外，聚合物基体可以是含卤聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和/或聚氯乙烯(PVC)。
表示为组分AB的改性的官能磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物的化学结构含有聚合物基体(组分C)在最终用途应用中所需的表面官能团(例如组分A)。官能聚合物A或组分A可包括与聚合物基体类似的聚合物。此外，官能聚合物A或组分A可包括聚胺、多羟基化合物、聚酰胺和它们的混合物或共聚物。
本发明至少选定的实施方案涉及改性的多孔薄膜，制造改性多孔薄膜的方法和使用改性多孔薄膜的方法。特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃微孔薄膜，制造化学改性的聚烯烃微孔薄膜的方法和使用化学改性聚烯烃微孔薄膜的方法。更特别地，本发明涉及化学改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜，制造化学改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜的方法和使用化学改性聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜的方法。
根据至少选定的优选实施方案，本发明涉及通过卡宾或氮宾中间体与聚烯烃的碳-氢键的化学反应对聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜的化学改性；改善锂离子充电电池中聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜的亲水性或润湿性的方法；在聚烯烃微孔电池隔板或隔板薄膜中引入交联的方法等。
根据本发明至少选定的优选实施方案，至少一部分聚烯烃微孔隔板或薄膜表面的化学改性可通过卡宾和/或氮宾中间体与聚烯烃的碳-氢键的化学反应来实现。这种基于卡宾和/或氮宾中间体的化学反应或处理提供了一种更持久地改善锂离子充电电池中聚烯烃微孔隔板润湿性的方法。此外，优选的卡宾和/或氮宾中间体与聚烯烃微孔隔板薄膜至少一个表层的C-H键的反应可将交联的官能性引入聚烯烃以提高聚烯烃微孔隔板或薄膜的耐热性。
一种典型的电池隔板或隔膜可以是由一层、或多层、或多层复合聚烯烃多孔膜或薄膜制成的单层、多层或多层复合电池隔板。微孔薄膜可以是对称薄膜或不对称薄膜。所述薄膜可以由一种或多种聚烯烃聚合物或共混物制成，包括但不限于：聚乙烯(PE，包括LDPE，LLDPE和HDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，聚丙烯(PP)，聚甲基戊烯(PMP)，它们的任意共混物和混合物。所述薄膜可通过任意适当的工艺制成，包括但而不限于干法拉伸工艺(也被称为CELGARD工艺)或溶剂法工艺(也被称为凝胶挤出法或相分离法或湿法工艺)或织网(或孔)工艺(在该工艺中薄膜被流铸于冷硬轧辊上，轧辊带有图样压印在薄膜上，随后压印图样的薄膜被拉伸(MD/TD)，从而沿着压印图样形成大孔)。所述薄膜厚度大约75微米或更小。所述薄膜优选具有在电池中用作电池隔板所需的性质，所述电池如锂电池，更优选充电锂离子电池等。本发明化学改性的薄膜可用作一种三层薄膜(例如,PP/PE/PP或PE/PP/PE)的外层或其他多层薄膜或隔板如三层关断隔板的外层。
聚烯烃是一类或一组来自单烯烃的热塑性塑料。聚烯烃通常包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯以及它们的共聚物。聚烯烃物品通常包括纤维和薄膜，还包括微孔型薄膜和微孔型中空薄膜。“微孔型”指一种具有很多实际直径为1微米或更小的孔的物品。疏水聚烯烃指表面能等于或小于聚乙烯表面能的聚烯烃。
根据至少某些实施方案，聚烯烃物品通过对至少一部分表面进行化学改性实现更亲水或更具可湿性，例如微孔隔板或薄膜经过卡宾和/或氮宾中间体与聚烯烃的碳氢键的化学反应。此外，优选的卡宾和/或氮宾中间体与聚烯烃物品至少一个表层的C-H键的反应可用以向聚烯烃引入交联从而提高高温稳定性、强度等。上述亲水性聚烯烃物品可用于需要或优选亲水聚烯烃的任意应用，例如，空气过滤、空气净化、水过滤、水净化、水提纯、医疗设备、分离设备、半导体制造、蓄电池电池隔板、超过滤设备等。
对于蓄电池或电池隔板，化学处理被应用到微孔聚烯烃薄膜的一个或两个表面。这种处理过的隔板特别适用于锂离子二次电池。对于分离、过滤、净化和提纯装置，特别是使用微孔聚烯烃中空纤维或平板薄膜的装置，可通过使用改性材料获得较高的流率。
将聚烯烃中碳-氢和其他键的化学改性作为一种持久地改善聚烯烃的疏水性的手段存在难度，这是由于有效的化学反应数量是有限的。碳氢键是非常稳定的，这使得持久地改性聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯很困难。聚烯烃如聚丙烯和聚乙烯通常应用于锂离子充电电池中的微孔隔板薄膜。聚烯烃微孔薄膜的一种重要性能特性是易被通常用在锂离子充电电池中的非水电解质溶剂润湿。目前，各种表面活性剂被用来作为涂层以改变聚烯烃微孔隔板薄膜的疏水性并增强其对非水电解质溶剂的润湿性。某些表面活性剂涂层只能提供暂时的润湿性，因为它们只是物理地吸附在聚烯烃微孔隔板薄膜的表面。
卡宾和/或氮宾表面处理还可以由种类繁多的小分子官能团实现。羟酸、酒精、硫醇、胺(伯、仲、叔和季)、胍盐、醚、酯和碳酸酯是可赋予聚烯烃微孔隔板薄膜亲水性的官能团。
聚烯烃微孔隔板薄膜对强极性电解液的润湿性的显著增强可通过本发明的聚丙烯微孔隔板薄膜的化学改性来获得，适用于当前和未来很大范围的可用于锂离子充电电池的电解液。
例如，基体的润湿性可基于分子添加物的取代大幅度改善。全氟代基可给予超疏水性，而聚乙二醇添加剂可增强水润湿性。聚二甲基硅氧烷可用于增强材料的触感使基体摸起来更舒适。此外，含有多功能卡宾和/或氮宾前体的材料表面或主体交联及处理可引起纤网横向韧性增强。
参与很多化学反应的卡宾和/或氮宾中间体还可以插入一个特定的结构，目的是在聚烯烃微孔隔板薄膜中引入交联。由于聚烯烃材料中的交联会将聚合物分子固定在一起，因此获得的一个附加益处就是在增强微孔聚烯烃隔板薄膜的纤网横向强度的过程中提高了电池的安全性。
例如，在孔形成后，大于单个卡宾和/或氮宾前体的结合分子能够被加入到聚烯烃微孔隔板薄膜，生成一个交联的表面。聚烯烃微孔隔板薄膜表面的交联在高温的最终用途应用中可起到重要作用。通过生成轻度交联表面，能够使造成聚烯烃微孔隔板薄膜结构整体性损耗的温度提高，并能根据交联密度调整到一个特定的温度范围。这能实现是因为交联的材料可以支撑没有交联的熔化的主体材料。当表面交联密度提高，其承担的支撑聚烯烃微孔隔板薄膜结构整体性的外骨骼作用的能力也随之增强。
此外，大于单个卡宾和/或氮宾前体的结合的交联分子在挤出过程中可被加入到聚烯烃聚合树脂以形成无孔的前体隔板薄膜。该前体隔板薄膜被拉伸形成微孔聚烯烃薄膜的孔，从而得到在高温下抗张强度和熔融完整性提高的微孔聚烯烃薄膜。
在至少选定的实施方案中，隔板可以是无纺材料，如由纤维构成，并经过化学改性以提高无纺材料高温熔融完整性和/或提高无纺材料润湿性。
根据本发明的至少某些目的，提供了新型、改进或改性的表面改性的聚合材料、改性的官能化聚合物、官能的聚合物、包含改性官能化聚合物的化学改性基体；制造和/或应用表面改性的聚合材料、改性的官能化聚合物、官能的聚合物和/或包含改性官能化聚合物的化学改性基体的方法；改性官能化聚合物的方法和/或应用改性的官能化聚合物与基体表面进行化学反应的方法；和/或应用这种化学改性基体的方法。至少某些实施方案涉及改性的官能化聚合物、官能的聚合物以及将官能性聚合物改性为化学改性多孔和/或无孔聚合物基体的方法和/或应用这些改性基体的方法。至少选定的实施方案涉及改性的官能化聚合物、官能的聚合物以及将官能性聚合物改性为化学改性多孔和/或微孔聚合物基体的方法和/或应用这些改性基体的方法。至少选定的实施方案或目的涉及改性的官能化聚合物、官能的聚合物，以及将官能化聚合物改性为化学改性的多孔和/或微孔聚合物基体的方法和应用所述改性基体的方法。至少某些实施方案或目的涉及改性某些官能化聚合物使它们发生基体表面性质上的改变。根据至少选定的可能优选的实施方案，本发明涉及用一种卡宾和/或氮宾交联改性剂化学地改性一官能化聚合物以形成一种改性的官能化聚合物，所述改性的官能化聚合物能够化学地改性基体表面并其引起基体的表面性质的改变以满足预定的最终用途应用。根据至少选定的可能的优选实施方案，本发明涉及用一种卡宾和/或氮宾交联改性剂(组分B，可包含单体X或单体X+Y)与一官能化聚合物(组分A)来共价地改性聚合物表面(组分C)形成最终材料即一种改性的官能化聚合物材料或基体A-B-C。所述改性可改变聚合物表面的化学反应性，使改性的基体具有一种为预定的最终用途或应用专门设计的官能性。
本发明涉及新型、改进或改性的共聚物材料、薄膜、基体等，以及新型改进或修改的方法用于持久地改性聚合物基体的一个或多个表面、面或部分的物理和/或化学性质以满足各种最终用途或应用。例如，一种改进的方法采用卡宾和/或氮宾改性剂化学地改性一种官能化聚合物形成一个化学物种，该化学物种可与聚合物基体的表面发生化学反应并改变其化学反应性。所述方法涉及一种插入反应或机理，用以改性聚合物基体，提高或降低表面能、极性、亲水性或疏水性、亲油性或疏油性等，从而改善聚合物基体与涂层、材料、相邻层等的相容性。此外，本发明可用于生成化学改性的薄膜、纤维、中空纤维、纺织品等。例如，本发明可用于生产具有改进的亲水性或润湿性的，在所述聚烯烃中具有可增强高温稳定性等的交联结构等的聚烯烃微孔电池隔板或薄膜。
本发明的多个实施方案涉及一种包含聚合的芳基磺酰叠氮或其共聚物的聚合物。在上述实施方案中，芳基磺酰叠氮可以是苯乙烯磺酰叠氮。此外，芳基磺酰叠氮可以与乙烯基单体共聚。在上述情形下，乙烯基单体可以是亲水的或疏水的。且所述乙烯基单体可以是苯乙烯磺酸酯或它的盐。同时，所述乙烯基单体可选自含有被取代的苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、以及它们的盐等。进一步地，乙烯基单体可以被反应基取代。
在多个其他实施方案中，改性基体包含一种表面改性剂，其中所述改性剂包含一基本聚合物，其包含聚合的芳基磺酰叠氮或其共聚物，其中所述基本聚合物的至少一个叠氮化物已经与基体的一个碳原子反应形成磺胺交联基。在上述实施方案中，通过将第一聚合物和基体暴露于紫外光中使所述叠氮化物与碳原子发生反应。在上述实施方案中，所述基体可从聚合物、纺织基体、纤维、聚烯烃材料、聚丙烯材料、聚乙烯材料、多孔聚合物基体、无孔聚合物基体、微孔聚合物基体、多孔中空纤维、无孔中空纤维、多孔电池隔板或薄膜、微孔聚合物薄膜、膜、化学改性的聚合物基体、聚合物表层及它们的混合物及组合物等中选取。
本发明的其他实施方案涉及一种改性基体的方法，该方法包括将基体与一种含有聚合的芳基磺酰叠氮化物或其共聚物的聚合物结合。在所述方法中，可在紫外光和/或热存在的条件下将基体与所述聚合物结合。此外，在所述实施方案中，所述聚合物可以是一种共聚物，其乙烯基单体被反应基取代，所述方法进一步包括与反应基反应的步骤，由此改性基体的表面。
根据至少选定的疏油的相关实施方案：
1.聚合物表面(膜、纤维或主体材料)可用一种多官能性的卡宾和/或氮宾前体(组分B，可包含单体X或单体X+Y)与一种所需的官能性合成单体或聚合物(组分A)的混合物改性。
a.所述聚合物表面可以是任意的合成或天然的聚合物和共聚物，包括但不限于以下聚合物种类：烯族的、苯乙烯系、硅胶、氨基甲酸酯、丙烯酸盐(酯)、酯、乙烯基、纤维素、酰胺、芳族聚酰胺、醚等。所述聚合物表面也可以是交联的网状材料，如酚醛树脂或橡胶态材料如丁二烯、异戊二烯和氯丁橡胶。此外，对其他含卤聚合物/聚合物表面如PTFE、PVDF、PVDC及PVC的改性也能够实施。
b.组分A可以是一种通常出现在疏水或疏油处理应用中的材料。所述材料如大量地应用于纺织品处理的氟化的丙烯酸共聚物体系或甲壳素基材料可提供适合的耐油性。此外，组分A可以是一种与附加的纳米粒构成的复合材料以产生纳米级粗糙度使耐油性增强。
c.组分B可以是一种单官能的材料(f＝1)，或在其他实施方案中，是一种多官能的材料(f>2.0)，具有定制的悬挂官能团以在原部位产生卡宾和/或氮宾物种。
2.组分A和B的混合物的涂布量可由有机或水溶液得出，聚合物表面的表面改性通过热处理或暴露于紫外光中进一步生成。
a.改性可以足以实现预定应用所需的表面性质的量施加在表面。典型的使用率可在0.05g/m2到1.0g/m2的范围内，且可能取决于基体表面区域，溶剂粘度和/
或有效率(cure rate)等因素。
b.组分A和B的比例是可变的以产生最佳特性。典型的A/B使用量比例可在1.0到200.0的范围内，取决于所需的表面性质以及A和B的反应性。
根据至少选定的目的和实施方案，本发明提供或涉及：
如本文描述或图示的改性的聚合物基体，表面改性的聚合物材料、改性的官能化聚合物，官能聚合物或含有改性的官能化聚合物的化学改性的基体。
上述发明，其中所述改性的聚合物基体是化学改性的聚合物基体。
上述发明，其中改性的聚合物基体至少是多孔聚合物基体、无孔聚合物基体、多孔中空纤维、无孔中空纤维、多孔电池隔板或薄膜、膜、化学改性的聚合物基体、纤维、纺织品、聚烯烃材料、聚烯烃共混物、聚丙烯材料、聚乙烯材料、聚合物表层及它们的混合物和组合物等中的一种。
上述发明，其中所述改性的聚合物基体是通过至少一卡宾和氮宾中间体和聚合物基体碳-氢键发生的化学反应在该部位与至少一种改性的官能化聚合物共价地结合实现化学改性。
改性的聚合物基体、表面改性的聚合材料、改性的官能化聚合物、官能的聚合物或含有改性官能化聚合物的化学改性的基体、膜、中空纤维、纤维、纺织品、复合材料、层、表面、化学改性的聚烯烃微孔薄膜、化学改性的聚烯烃微孔电池隔板或电池隔板薄膜、微孔电池隔板或电池隔板薄膜、带肋材料、它们的混合物的制造方法和使用方法；提高锂离子充电电池中聚烯烃微孔电池隔板的润湿性的方法；向聚烯烃微孔隔板引入交联的方法；和/或如本文描述或图示的方法。
上述方法，其包括所述利用至少一个卡宾和氮宾中间体和聚合物基体碳-氢键发生的化学反应化学改性一种聚烯烃微孔电池隔板薄膜；所述适用于锂离子充电电池的聚烯烃微孔电池隔板润湿性的提高；所述向聚烯烃微孔电池隔板引入的交联等中的至少一步。
在电池隔板中，改进包括至少一个表面的至少一部分经化学改性的聚烯烃微孔薄膜。
上述隔板，其中，所述化学改性的聚烯烃具有等于或大于聚乙烯的表面能。
上述隔板，其中，所述化学改性将聚烯烃的表面能提高到至少48dynes/cm。
上述隔板，其中，所述聚烯烃微孔薄膜是化学改性的以提高所述薄膜的表面能。
上述隔板，其中，所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯及它们的共混物、混合物和共聚物。
在包含阳极、阴极、电解液和隔板的电池中，改进包括上述隔板。
在包含聚烯烃微孔薄膜的纺织品中，改进包括所述至少一个表面的一部分经化学改性的聚烯烃微孔薄膜。
上述纺织品，其中，所述化学改性的聚烯烃薄膜的表面改性包括一种用于如染色或其他加工步骤的二级标准纺织品处理的纤维质材料。
上述纺织品，其中，所述化学改性的聚烯烃薄膜具有等于或小于聚四氟乙烯的表面能。
上述纺织品，其中，所述化学改性将聚烯烃薄膜的表面能降低到最大大约20dynes/cm。
一种纺织品层压材料，其包含至少一层结合了上述聚烯烃薄膜的合成或天然的纤维。
一种疏油的改性聚烯烃纺织薄膜，其包括一种经过化学改性以降低其表面能的聚烯烃微孔薄膜，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯及其共混物、混合物和共聚物；其中所述经过化学改性的聚烯烃包括一种疏油聚合物或聚合物的组合等。
一种至少一个表面或部分经化学改性的微孔聚合物薄膜，所述化学改性为通过至少一个卡宾和氮宾中间体和聚合物基体碳-氢键发生化学反应在该部位与至少一种改性的官能化聚合物共价地结合提供持久的化学改性，所述化学改性提供至少以下特性之一：提高的润湿性、降低的润湿性、亲水性、疏水性、疏油性、亲油性、对生物材料的抗污性、对有机溶剂的抗湿性、对甲醇、乙醇、1-丙醇、丙酮和/或其他极性溶剂的抗湿性以及对脂肪族和/或芳香族型溶剂的抗湿性。
非限制性的实施例
实施例1--4-苯乙烯磺酰叠氮单体的合成
在实施例1中，4-苯乙烯磺酰叠氮单体被合成。具体地，将34.4g亚硫酰氯(290mmol)加入一个烧瓶中并在冰浴中冷却。将10g 4-苯乙烯磺酸钠(48.4mmol)在搅拌下分多次加入冷却的亚硫酰氯中。当固体被加入时观测到溶液变浓成为浆状。在20mL试样中加入60mL DMF保持搅拌形成均匀的溶液。将该溶液在冰浴中搅拌45分钟，使其变到室温，然后继续搅拌1-2小时。将反应产物一完成就倒入冰中(约200g)，并用乙酸乙酯(3x50mL)萃取该混合物，收集磺酰氯层，用硫酸镁干燥，并浓缩成7.24g磺酰氯浅黄橙色油。
将所述步骤得到的磺酰氯(35.1mmol)溶解在丙酮中并置于冰浴中。加入20mL离子水，然后在5分钟内分多次加入2.39g叠氮化钠(36.9mmol)。搅拌5天反应完全，此时将溶液用乙酸乙酯(3x20mL)清洗。收集生成的有机物部分，用硫酸镁干燥，浓缩成浅黄色油(得到7.21g)。该浅黄色油构成4-苯乙烯磺酰叠氮单体。
实施例2--含4-苯乙烯磺酰叠氮单体的苯乙烯基聚合物的合成
将上述实施例1制得的磺酰叠氮单体(1.5g，7.1mmol)和各种所需的共聚用单体(下文中将更详细描述)(7.1mmol)及一种链转移剂加入到一个烧瓶中。这里所用的链转移剂是2-氰基-2-丙基十二烷基三硫代碳酸盐(酯)(28mg,0.08mmol)。将一种引发剂(这里，4,4′-偶氮(4-氰基戊酸))(42mg，0.15mmol)另行溶解在DMF溶液(3mL)中并加入到聚合反应烧瓶中。然后将聚合反应烧瓶用橡胶隔膜密封并将溶液用氮气喷射5分钟。接下来，将聚合反应烧瓶放入60℃恒温池5小时。聚合反应进行后，通过暴露于氧气中使反应终止，并采用合适的溶剂沉淀回收磺酰叠氮聚合物。
与磺酰叠氮单体聚合的共聚单体包括2,3,4,5,6-五氟苯乙烯、苯乙烯和4-苯乙烯磺酸盐(酯)。在用4-苯乙烯磺酸盐(酯)聚合情况下，需要添加DMF来帮助固体4-苯乙烯磺酸盐(酯)溶解。
实施例3--磺酰叠氮聚合物形成氮宾的一般活化及
与基体在紫外光照射下的反应
磺酰叠氮材料的配方和活化通过把满足表面改性所需的适当的聚合物溶解于丙酮来实现。通常情况下：叠氮:官能聚合物的重量比为1:1–1:10。将溶液施加于基体，并且脱去溶剂。将得到的薄膜和基体暴露于高强度长波的紫外线聚光灯下15-45秒，并用丙酮再次漂洗以去除物理吸附材料。在一些情况下，用波长254nm的紫外光处理得到好的效果。
用多种分析手段研究活性的磺酰叠氮聚合物。作为例子，图7为一种单体含量约50％的磺酰叠氮单体和单体含量约50％的4-苯乙烯磺酸盐单体形成的聚合物的FTIR光谱图。仅作为例子，图7显示一个在2000和2500cm-1之间的波峰，该波峰可能与聚合物中的叠氮化物成分有关。
此外，图8为一种单体含量约50％的磺酰叠氮单体和单体含量约50％的4-苯乙烯磺酸盐单体形成的聚合物的DSC曲线图。此热量测定曲线图显示，例如，在100℃时水脱离，然后氮宾激活和氮损失正好在190℃以上。这个温度可考虑是氮宾在该特定实施例中的激活温度。
图9为一种单体含量约50％的磺酰叠氮单体和单体含量约50％的4-苯乙烯磺酸盐单体形成的聚合物的热重量分析图。所述聚合物的此项分析显示聚合物在在各个温度下的分解，也能够从该图中收集到氮宾的生成。例如，可看到在各个温度下氮宾的生成与聚合物的重量损失相关联。
实施例4--聚丙烯无纺材料的活性染色
聚(苯乙烯磺酸钠-共聚-苯乙烯磺酰叠氮)合成后具有37％磺酰叠氮单体成分，取210mg在70℃溶解于12.5g水中。向该溶液中加入440mg 50wt％的枝化聚乙烯亚胺溶液(BPEI)。接下来，加入2.98g丙酮浸湿。将溶液施加于聚丙烯无纺材料(100克每平方米(gsm))，在接触溶液后，将基体在对流烤箱中110℃下干燥约5分钟。将干燥后的基体暴露于0.2J/cm2、254nm的紫外光中。然后再将上述材料与5mg/mL的Drimaren Navy活性染料溶液接触。制得的样品显示，无纺材料染色虽不均匀，但持久。额外加入440mg BPEI溶液，效果得以改善，在无纺材料上形成持久均匀的蓝色。将无纺材料未经处理部分同样接触上述染液，但是在过程中没有被染色。
实施例5--聚丙烯无纺材料的持久耐油性
聚(苯乙烯磺酸钠-共聚-苯乙烯磺酰叠氮)合成后具有50％磺酰叠氮单体成分，取102mg和1.5mL TG-8731(20wt％，Daikin)含氟聚合物一起溶解于3mL水和1mL丙酮中。用该溶液处理聚丙烯无纺材料(45gsm)并在在对流烤箱中以115℃干燥约5分钟。基体经干燥即暴露于长波紫外光中5分钟。经紫外光处理后，将样品置于搅拌的丙酮浴中剥离非共价结合的材料。样品再经115℃下干燥5分钟并在经丙酮漂洗后测试对十二烷的排斥性。在经过丙酮剥离步骤后，全部4种样品显示出对十二烷的排斥性。对照组样品在整个过程中显示没有对十二烷的防护性。
根据至少选定的实施方案、方面、目的等，本发明涉及新型改进或优化的表面改性剂；由所述改性剂制造或改性的材料；和/或制造和/或使用所述改性剂和/或改性材料的方法；和/或结合所述改性剂、改性材料、层、基层、前体等的新型改进或优选的聚合物和/或纺织材料、隔板、服装、织物等。根据至少某些实施方案，本发明涉及用于聚合物和/或纺织材料的表面改性剂；改性的材料；和/或制造和/或使用所述表面改性剂改性和官能化聚合物和/或纺织材料的方法；使用表面改性剂或官能化的聚合物和/或纺织材料的方法。
根据至少特定的实施方案，本发明涉及一种表面改性剂，其包含一种适合的氮宾和/或卡宾前体能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个氮宾和/或氮宾官能团。可能优选的氮宾前体包括能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个氮宾和/或氮宾官能团的如聚苯乙烯磺酰叠氮化物单体、聚合物或共聚物的物质。至少特别选定的实施方案涉及一种表面改性剂，包含磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物，其包含一个或多个磺酰叠氮官能团，其具有活性，能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应以赋予或引入特定或所需的化学表面官能化至该表面。至少某些可能优选的实施方案涉及一种表面改性剂，其包含含一个或多个磺酰基官能团的磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物，能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应以赋予或引入特定或所需的化学表面官能化至所述的聚合物或纺织材料。
引入的改性或官能化可以改变聚合物和/或纺织材料的物理性能或者使这些材料具有新的功用。例如，所述官能化可引入如亲水性、疏水性、亲油性、疏油性等性能，和/或所述官能化可改变聚合物或纺织材料的表面能来改性聚合物或纺织材料使其适用于特定的最终用途。此外，某些表面改性可以为新用途提供特定的官能化。例如，引入官能化的目的可以是使材料能够在相互作用的情况下使用，例如，在它和其他物质如其他分子相互作用情况下。更进一步的例子包括但不限于改性或官能化的材料在和其他材料、涂料、层等相互作用情况下的特定应用，尤其适用于电池隔板、阻隔织物、薄膜、基层、层、织物、纺织品，和/或用于电化学电池或蓄电池、纺织品、服装、过滤、吸附、测试、药剂传送、分析物传感、医疗设备、医疗诊断学等的应用。
本发明主要涉及申请于2011年7月18日序号为61/508,725的美国临时专利申请、申请于2012年7月18日序号为13/551,883的美国临时专利申请以及申请于2011年10月17日序号为61/547,812的美国临时专利申请，全部和所述每个申请的内容都以引用的方式并入本文。
根据至少选定的实施方案、方面、目的等，本发明涉及新型改进或优化的表面改性剂；由所述改性剂制造或改性的材料；制造和/或使用所述改性剂和/或改性材料的方法；和/或结合所述改性剂、改性材料、层、基层、前体等的新型改进或优选的聚合物和/或纺织材料、隔板、服装、织物等；涉及用于聚合物和/或纺织材料、改性的材料、制造和/或使用所述表面改性剂改性和官能化聚合物和/或纺织材料，和/或使用表面改性剂或官能化的聚合物和/或纺织材料的方法；涉及一种表面改性剂，其包含一种适合的氮宾和/或卡宾能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个氮宾和/或氮宾官能团；涉及可能优选的氮宾前体，包括的物质如含磺酰叠氮的苯乙烯单体、聚合物或共聚物，但不限于此，其能够选择性地在热和光存在的条件下通过化学反应形成一个或多个氮宾官能团；涉及一种表面改性剂，其包含，例如，磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物，其包含一个或多个磺酰基官能团，如磺酰叠氮官能团，其具有活性，能够与聚合物或纺织材料的表面发生化学反应将特定或所需的化学表面官能化引入到所述聚合物或纺织材料的表面；涉及改变聚合物或纺织材料的物理性能或者使这些材料具有新的功用；所述官能化将如亲水性、疏水性、亲油性、疏油性等性能引入聚合物和/或纺织材料，和/或所述官能化可改变聚合物或纺织材料的表面能来改性聚合物或纺织材料使其适用于特定的最终用途；为新用途提供特定的官能化；引入官能化的目的可以是使材料能够在相互作用的情况下使用，例如，在它和其他物质如其他分子相互作用的情况下。更进一步的例子包括但不限于改性或官能化的材料在和其他材料、涂料、层等相互作用情况下的特定应用，尤其适用于电池隔板、阻隔织物、薄膜、基层、层、织物、纺织品，和/或用于电化学电池或蓄电池、纺织品、服装、过滤、吸附、测试、药剂传送、分析物传感、医疗设备、医疗诊断学等的应用。
在附图、详细的说明书或权利要求书中表现或描述了本发明的其他目的、实施方案、方面或实施例。本领域的技术人员根据本文的教导有可能对本发明做出许多其他的修改和/或变动。因此，要理解的是，在权利要求书的范围内，可以按本文具体描述之外的方式实施本发明。
本文中使用的关于本发明的用语“包含/含有”及用语“具有/包括用于说明存在确定的特征、整数、步骤或构成，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤及其构成或集合。
为清楚的目的，本发明的某些特征在独立的实施例中描述，其同样可列入统一的具体实施方式中。反之，为简洁的目的，本发明的多个特征在统一的具体实施方式中描述，其同样可分别提出或进行任意适当的组合。

Claims (17)

1.一种电池，包含阳极、阴极、电解液和改性基体，该改性基体包含施加在基体的至少一个表面上的表面改性剂，其中，
所述基体是一个或多个电池隔板；
所述表面改性剂包括第一部分和第二部分，所述第一部分包含芳基磺酰叠氮或其共聚物；所述第二部分包括能够将特性分给到所述基体表面的化学成分；
所述表面改性剂以0.05-1.0g/m2的基重范围施加至基体；以及
所述第一部分的至少一个叠氮基团已经与基体的一个碳原子反应形成磺胺交联基。
2.如权利要求1所述的电池，其中，所述叠氮基团通过将所述第一部分和所述基体暴露于紫外光(UV)与一个碳原子发生反应。
3.如权利要求1所述的电池，其中，所述芳基磺酰叠氮是苯乙烯磺酰叠氮。
4.如权利要求1所述的电池，其中，所述芳基磺酰叠氮与乙烯基单体共聚。
5.如权利要求4所述的电池，其中，所述乙烯基单体是亲水的。
6.如权利要求4所述的电池，其中，所述乙烯基单体选自：被取代的苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、以及它们的盐。
7.如权利要求4所述的电池，其中，所述乙烯基单体被反应基取代。
8.如权利要求4所述的电池，其中，所述乙烯基单体是疏水的。
9.如权利要求4所述的电池，其中，所述乙烯基单体是苯乙烯磺酸酯或它的盐。
10.如权利要求1所述的电池，其中，所述芳基磺酰叠氮是4-苯乙烯磺酰叠氮。
11.一种电池，包含阳极、阴极、电解液和用于对电池隔板的表面进行改性的表面改性剂，该表面改性剂包括：
第一部分，其包含磺酰叠氮；
第二部分，其包括能够将特性分给到所述基体表面的化学成分；
其中，所述表面改性剂以0.05-1.0g/m2的基重范围施加至电池隔板的表面；以及
所述特性选自：亲水成分、疏水成分、亲油成分、疏油成分、荧光性、增加或降低的表面能、增加的防污性、以及电池隔板和另外一种材料之间的增加的粘附性。
12.如权利要求11所述的电池，其中，所述磺酰叠氮是4-苯乙烯磺酰叠氮。
13.一种用于对电池隔板的表面进行改性的表面改性剂，该表面改性剂包括：
第一部分，其包含磺酰叠氮；
第二部分，其包括能够将特性分给到所述电池隔板表面的化学成分；
其中，所述表面改性剂以0.05-1.0g/m2的基重范围施加至电池隔板的表面；以及
所述特性选自：亲水成分、疏水成分、亲油成分、疏油成分、荧光性、增加或降低的表面能、增加的防污性、以及电池隔板和另外一种材料之间的增加的粘附性；或者，所述第一部分的至少一个叠氮基团已经与基体的一个碳原子反应形成磺胺交联基。
14.一种表面改性基体，其包含如权利要求13所述的表面改性剂。
15.一种电池隔板，其包含如权利要求14所述的表面改性基体。
16.一种表面改性剂，其含有一种适合的氮宾和/或卡宾前体，能够选择性地在热或光存在的条件下经历化学反应，以形成一个或多个氮宾和/或氮宾官能团；氮宾前体，包括能够选择性地在热或光存在的条件下经历化学反应以形成一个或多个氮宾官能团的如聚苯乙烯磺酰叠氮化物单体、聚合物或共聚物的物质；或者
所述表面改性剂含有一种能够与聚合或纺织材料的表面发生化学反应以将特定或所需的化学表面官能化引入到该表面的包含一个或多个磺酰叠氮官能团的磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物；或者
所述表面改性剂含有磺化苯乙烯单体、聚合物或共聚物，包含一个或多个磺酰叠氮官能团，能够与聚合或纺织材料的表面发生化学反应，以将所需的化学表面官能化引入到聚合或纺织材料，所述官能化可引入如亲水性、疏水性、亲油性和/或疏油性等性能，和/或改变聚合或纺织材料的表面能，以共价地改性聚合或纺织材料，例如使其适用于特定的最终用途应用。
17.一种由如权利要求16所述的改性剂制造或改性的材料；制造和/或使用如权利要求16所述的改性剂的方法；结合如权利要求16所述的改性剂的聚合物和/或纺织材料、隔板、服装、织物；用于聚合物和/或纺织材料的如权利要求16所述的表面改性剂；制造和/或使用如权利要求16所述的表面改性剂改性和官能化聚合物和/或纺织材料的方法；使用如权利要求16所述的表面改性或官能化的聚合物和/或纺织材料的方法；使用或包含如权利要求16所述的表面改性或官能化的聚合和纺织材料的产品；或者，如权利要求16所述的改性或官能化的材料，其可与其他材料、涂料、层等相互作用，尤其适用于如电池隔板、阻隔织物、薄膜、基层、层、织物、纺织品等的应用，以用于电化学电池或蓄电池、纺织品、服装、过滤、吸附、测试、药剂传送、分析物传感、或医疗诊断学。
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