一种高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜及其二泡生产方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜及其制备方法，所述方法包括以下步骤：a)多层共挤出膜管，膜管的结构为多层聚酰胺，或者表层含有聚酯的多层聚酰胺；b)共挤出后进行快速冷却至室温；c)双向拉伸：冷却后的膜管加温至65‑120℃后双向拉伸，拉伸比为：纵向2.5‑4.0；横向：3.0‑4.0；d)热处理：拉伸后的膜管经牵引辊压平后在保持纵向和横向张力的情况下，采用保持纵向和横向张力的情况下进行退火热处理；e)收卷：将热处理后的薄膜冷却，并进行裁剪、收卷得到成品。本发明专利技术的高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜耐腐蚀、冷冲压成型性能优异，适用于新能源汽车电池包装应用要求的外层材料。

A High Impact Bidirectional Tensile Polyamide Film and Its Second Foam Production Method and Application

The invention discloses a high impact bidirectional stretching polyamide film and its preparation method. The method comprises the following steps: a) multi-layer co-extrusion film tube, the structure of the film tube is multi-layer polyamide, or the surface layer contains polyester multi-layer polyamide; b) rapid cooling to room temperature after co-extrusion; c) bidirectional stretching: the cooled film tube is biaxially stretched after heating to 65 120 C, and the stretching ratio For: longitudinal 2.5 4.0; transverse: 3.0 4.0; d) heat treatment: the stretched membrane tube is annealed under the condition of maintaining the longitudinal and transverse tension after flattening by the traction roll; e) winding: the heat treated film is cooled, and the finished product is cut and winded. The high impact bidirectional stretching polyamide film of the invention has excellent corrosion resistance and cold stamping forming performance, and is suitable for the outer material required for the packaging application of new energy automobile batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜及其二泡生产方法与应用
本专利技术属于包装薄膜
，涉及一种高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜及其二泡生产方法与应用。
技术介绍
软包锂离子电池重量较同等容量规格的钢壳锂电池轻40％，较铝壳锂电池轻20％，在同等规格尺寸的情况下，软包锂电池的容量通常比钢壳锂电池高10-15％，比铝壳锂电池高5-10％，不仅可使便携式的电子产品更加轻巧方便，而且电池容量更大，所以深受数码产品的喜爱，高容量特别适合动力汽车的应用要求。软包锂离子电池采用铝塑复合膜作为其外包装，通常3C领域的铝塑复合膜最外层采用聚酰胺薄膜，动力电池领域应用的铝塑复合膜最外层采用聚酯薄膜/聚酰胺薄膜，两层复合薄膜由于多一道复合工序，增加了剥离的风险。使用的聚酰胺薄膜采用流延法+双向拉伸的工艺，不管是同步拉伸还是异步拉伸，在纵向和横向两个方向上取向会有不同，就会使聚酰胺薄膜在纵向与横向机械强度不统一，而锂离子电池领域应用的聚酰胺薄膜需要在纵向与横向机械强度统一，防止在冷成型过程中因为纵向与横向机械强度不统一产生的剥离风险。中国专利(公开号CN107825794A)公开了一种表层为聚酯的双向拉伸尼龙共挤膜及其制备方法，采用流延法+双向拉伸的工艺，不管是同步拉伸还是异步拉伸，在纵向和横向两个方向上取向会有不同，就会使聚酰胺薄膜在纵向与横向机械强度不统一，而锂离子电池领域应用的聚酰胺薄膜需要在纵向与横向机械强度统一，防止在冷成型过程中因为纵向与横向机械强度不统一产生的剥离风险。
技术实现思路
因此，针对现有技术中锂离子电池外包装材料尼龙膜作为外层基材层与金属阻隔层易发生层间剥离，易吸潮，不耐腐蚀，难以满足要求的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜及其制备方法，所述的高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜耐腐蚀、冷冲压成型性能和复合性能优异，适用于新能源汽车电池包装应用要求的外层材料。本专利技术的高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜的制备方法为二泡法，包括步骤：a)第一泡：多层共挤出膜管：将树脂原料通过多台挤出机分别熔融后，在模头内汇合，通过环状口模挤出端部封闭的3～11层，优选3～6层结构的薄壁管坯，同时通入压缩空气，使管坯吹胀成厚度100-400μm的膜管；膜管的多层结构为多层聚酰胺，或者表层含有聚酯的多层聚酰胺；b)膜管共挤出后进行快速冷却，使膜管处于高度无定形态，以利于双向拉伸；c)第二泡：双向拉伸：冷却后的膜管加热至玻璃化温度以上，优选65-120℃；然后进行纵向拉伸，同时利用压缩空气进行横向吹胀；控制拉伸比为：纵向2.5-4.0，横向3.0-4.0；拉伸后面积：拉伸前面积为9:1～16:1；d)热处理：双向拉伸后的膜管经牵引辊压平后，在保持纵向和横向张力的情况下，加热至80℃-180℃进行预退火处理；然后进一步加热至90℃-230℃进行退火处理；e)收卷：将热处理后的薄膜冷却，并进行裁剪、收卷得到成品。本专利技术所述方法基于二次膜泡拉伸制备高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜，其中第一次膜泡拉伸在多层共挤出膜管阶段完成，挤出机共挤出的薄壁管坯，通入压缩空气时吹胀实现横向拉伸，同时在行进过程中受机器牵引力实现纵向拉伸；第二次膜泡拉伸在步骤c加热后完成。通过两次膜泡的双向拉伸，可有效提高成型薄膜的横纵向机械性能的平衡。本专利技术将树脂原料聚酰胺分多个挤出机共挤出多层结构的膜管然后双向拉伸，高分子分子链取向更加均衡，可以达到机械强度在两个方向的平衡，并且更加容易调整两个方向取向的比例，可以保持好的冷冲压性能。而且聚酰胺分层共挤出时调整起来更加灵活，更加便于实现调整最终性能的目的。另外，常规生产时，拉伸比过大后，拉伸结束后，薄膜材料会产生回弹，因此常规的膜管法生产过程中，纵向、横向拉伸比通常控制在3.0以内，总的面积比控制在9：1以内；但是薄膜需要拉伸充分才能符合锂离子电池包装材料的性能要求，拉伸比通常需要达到10：1以上，因此常规的膜管生产方法无法实现。为此，本专利技术中采用了后续热处理步骤，对拉伸后的膜，保持张力下热处理消除内应力，进行定型，避免材料回弹，有效提高薄膜性能。本专利技术还进一步将热处理步骤优化分成两步退火，首先加热至80℃-180℃进行预退火处理，以此消除薄膜的内应力，防止薄膜收缩，消除薄膜的预收缩现象；然后进一步加热至90℃-230℃进行退火处理，使薄膜重新结晶，消除组织缺陷，可有效提高薄膜的机械性能。本专利技术的一些较佳实施例中，多层聚酰胺表层含有聚酯，聚酯作为耐腐蚀表层，可大大提高聚酰胺薄膜的耐腐蚀性能。较佳的，步骤a中，各层聚酰胺独立地选自尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙6,66-尼龙12共聚物、尼龙MXD、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚马来酰亚胺和聚氨基双马来酰亚胺中的一种或两种以上。当采用两种或两种以上的聚酰胺时，优选的，以尼龙6为主料，与其聚酰胺混合。较佳的，所述的聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)中的一种，也可以是两种或以上聚酯的混合。较佳的，多层聚酰胺与表层的聚酯之间设有粘结剂层，所述的粘结剂为改性聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯-丙烯酸乙酯聚合物(EEA)和乙烯-马来酸酐共聚物(EMA)中的一种或两种以上。较佳的，步骤a制备的膜管厚度为150-300μm。较佳的，步骤e得到的成品薄膜厚度为10-50μm。较佳的，步骤c中加温方式为水加温、热气加温或红外加温。较佳的，步骤d中，预退火处理的温度比退火处理温度低10～100℃，优选20～80℃。较佳的，步骤d中，预退火处理的加热方式采用平板加热、水加热、油加热、红外加热和电加热中的一种或多种结合的方式；退火处理的加热方式采用平板加热、水加热、油加热、红外加热和电加热中的一种或多种结合的方式。较佳的，步骤d中，拉伸后面积：拉伸前面积为13:1～16:1。本专利技术的目的还在于提供一种铝塑复合膜，其包括外层、中间层和内层，外层与中间层之间、中间层与内层之间分别通过胶粘剂进行粘连；其特征在于，外层为所述的高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜，中间层为铝箔膜，内层为聚丙烯薄膜。所述铝塑复合膜具有较佳的机械性能，且不易发生层间剥离，可作为电池外包装材料。本专利技术的铝塑复合膜中，外层的高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜具有抗冲击性能好、耐穿刺性能好、耐热及绝缘性能、耐摩擦性能好等优点，可有效保护中间层铝箔层不受划伤，并且在加工过程中能够连续操作而不破坏外观，以及在电池的使用过程中防止由于跌落等对电池造成的冲击震荡等来进行保护内部。其厚度优选为12～40μm。中间层的铝箔的主要作用是防止水分的侵入，金属Al在室温下会与空气中的氧反应生成氧化膜，阻止水汽渗入从而保护电芯内部。同时铝箔层在铝塑膜成型的时候还提供了冲坑的塑性。铝箔膜必须有良好的抗针孔性，稳定的可加工成型性，优良的双面复合性。材料一般使用纯铝类或铝-铁类合金的0材(软质材)。另外，为了提高与树脂薄膜的粘合性、提高耐腐蚀性，优选对铝箔芯层用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行底涂层处理及铬酸盐处理等转化处理。铝箔芯层的厚度一般30～50μm。内层的聚丙烯薄膜主要起热封作用。软包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二泡法生产高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜的方法，其特征在于，其包括以下步骤：a)第一泡：多层共挤出膜管：将树脂原料通过多台挤出机分别熔融后，在模头内汇合，通过环状口模挤出端部封闭的3～11层结构的薄壁管坯，同时通入压缩空气，使管坯吹胀成厚度100‑400μm的膜管；膜管的多层结构为多层聚酰胺，或者表层含有聚酯的多层聚酰胺；b)膜管共挤出后进行快速冷却，使膜管处于高度无定形态；c)第二泡：双向拉伸：冷却后的膜管加热至65‑120℃；然后进行纵向拉伸，同时利用压缩空气进行横向吹胀；控制拉伸比为：纵向2.5‑4.0，横向3.0‑4.0；拉伸后面积：拉伸前面积为9:1～16:1；d)热处理：双向拉伸后的膜管经牵引辊压平后，在保持纵向和横向张力的情况下，加热至80℃‑180℃进行预退火处理；然后进一步加热至90℃‑230℃进行退火处理；e)收卷：将热处理后的薄膜冷却，并进行裁剪、收卷得到成品。

【技术特征摘要】
1.一种二泡法生产高抗冲双向拉伸聚酰胺薄膜的方法，其特征在于，其包括以下步骤：a)第一泡：多层共挤出膜管：将树脂原料通过多台挤出机分别熔融后，在模头内汇合，通过环状口模挤出端部封闭的3～11层结构的薄壁管坯，同时通入压缩空气，使管坯吹胀成厚度100-400μm的膜管；膜管的多层结构为多层聚酰胺，或者表层含有聚酯的多层聚酰胺；b)膜管共挤出后进行快速冷却，使膜管处于高度无定形态；c)第二泡：双向拉伸：冷却后的膜管加热至65-120℃；然后进行纵向拉伸，同时利用压缩空气进行横向吹胀；控制拉伸比为：纵向2.5-4.0，横向3.0-4.0；拉伸后面积：拉伸前面积为9:1～16:1；d)热处理：双向拉伸后的膜管经牵引辊压平后，在保持纵向和横向张力的情况下，加热至80℃-180℃进行预退火处理；然后进一步加热至90℃-230℃进行退火处理；e)收卷：将热处理后的薄膜冷却，并进行裁剪、收卷得到成品。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中，各层聚酰胺独立地选自尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙6,66-尼龙12共聚物、尼龙MXD、芳香族聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、芳香族聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚马来酰亚胺和聚氨基双马来酰亚胺中的一种或两种以上。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建新，
申请(专利权)人：江阴长庚高科技材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32