Page 230 - 精细化工2019年第9期

·1958· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

1.4.2 胶膜 FTIR 测试 表 1 3 种水性聚氨酯的分子量及其分布
采用红外光谱仪对 3 种 WPU 膜进行衰减全反 Table 1 Relative molecular mass of three waterborne
–1
射红外测试，波数范围为 600~4000 cm ，分辨率为 polyurethanes
样品
–1
4 cm ，采样点数为 32。
WPU1 WPU2 WPU3
1.4.3 力学性能测试 M n 11138 11463 11989
采用电子拉力机对 3 种 WPU 膜进行拉伸强度 M w 21670 21068 19897
测试，将 WPU 膜制成 25 mm×4 mm 的哑铃状，拉 PDI(M w/M n) 1.95 1.84 1.66

伸速度为 200 mm/min。
2.2 胶膜的红外光谱分析
1.4.4 胶膜 DSC 测试
图 1 为 3 种水性聚氨酯的红外吸收光谱图，从
使用差式扫描量热仪测试电解质胶膜的热性
图中可以看出，3 种不同软段的 WPU 胶膜在 3348、
能。将胶膜在氮气保护下以 20 ℃/min 的速度升温 –1
3339、3326 cm 处均出现了 N—H 的伸缩振动吸收
到 200 ℃，保温 4 min 后以 160 ℃/min 的速率淬火 峰，且在 1534 cm 处都出现了氨基甲酸酯中的 N
–1
至–80 ℃，保温 2 min 后再以 20 ℃/min 的升温速 —H 弯曲振动吸收峰，另外，在 2270 cm 处—NCO
–1
率进行扫描并记录曲线。 基团的吸收峰和二元醇中的羟基吸收峰均消失，表
1.4.5 胶膜 TG 测试 明异氰酸酯和多元醇已完全反应。图中，2869~
采用同步热分析仪，在氮气保护下对胶膜进行 2973 cm 处附近为—CH 2 和—CH 3 的振动吸收峰，
–1
热稳定测试。升温范围 20~800 ℃，升温速率 20 ℃/min。 1240 cm 处为—C—N 的振动吸收峰。在 WPU2 和
–1
1.4.6 胶膜的溶胀率测试 WPU3 曲线中，1728 cm 处出现 C==O 强吸收峰，
–1
将水性聚氨酯胶膜剪成 20 mm×20 mm 的正方 而 WPU1 曲线在 1710 cm 处出现 C==O 的强振动吸
–1
形，称重后放入电解液中，之后每 4 min 测试一次 收峰，这主要是因为聚酯型多元醇中羰基氢键化作
记录其质量。 用力强从而使其向高波数迁移。WPU1 曲线中在
1.4.7 胶膜的电导率测试 1094 cm 处出现很强的 C—O—C 的伸缩振动吸收
–1
将 3 种胶膜分别组装成半电池，然后采用交流 峰，而 WPU2 和 WPU3 曲线均未出现，说明聚醚型
5
阻抗法测量其电导率，频率设置为 1~1×10 Hz，交 多元醇制备的水性聚氨酯分子主链上存在 C—O—
流振幅为 0.0007 V，常温下测试。 C 键 [13] 。
1.4.8 正极膜剥离强度测试
取尺寸为 80 mm×20 mm 拉好的正极膜，使用
宽度为 20 mm 的胶带将其压紧粘牢，然后用电子拉力
机测试，拉伸速度为 100 mm/min，测试 3 次，取平
均值。
1.4.9 电化学性能测试
采用扣式电池在电池性能测试系统上对组装好
的电池在电压为 2.2~4.0 V、电流密度为 0.2 和 1 C
条件下进行 500 次循环。倍率参数设置：电压为
2.2~4.0 V，电流密度为 0.2、1.0、2.0、5.0、10.0 C
图 1 3 种 WPU 胶膜的红外吸收光谱图
的条件下进行测试，其中，C 为电池充放电电流， Fig. 1 IR spectra of three WPU adhesive films
其数值为电池的额定容量，LiFePO 4 的理论比容量
2.3 胶膜的力学性能测试
为 170 mA·h/g，1 C 即为 170 mA/g。
图 2 为 3 种 WPU 胶膜的拉伸强度和断裂伸长
在电化学工作站进行循环伏安（CV）测试，在
率关系曲线，从图中可以看出,WPU2 胶膜的拉伸强
0.5 mV/s 的扫描速率下，电压范围在 2.2~4.0 V。
度最大，可达到 25 MPa，WPU3 胶膜次之为 18 MPa，
2 结果与讨论 而 WPU1 胶膜虽然拉伸强度只有 11 MPa，但是其断
裂伸长率达到 1100%。这是由于 PNA 和 PBA 都是
2.1 胶膜的 GPC 测试 聚酯多元醇，聚氨酯膜微相分离明显，使得硬段之
表 1 为 3 种水性聚氨酯的分子量测试结果。由 间的氢键作用力明显内聚能较大，从而拉伸强度相
表可知，3 种水性聚氨酯的数均相对分子质量均在 对较大。而 N220 是聚醚型多元醇，分子链柔性较
11000 左右，表明水性聚氨酯已成功聚合。 好所以其断裂伸长率相对较大。