高性能聚烯烃隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃隔膜及其制备方法；所述聚烯烃隔膜包括至少一层微孔膜，所述微孔膜含有聚乙烯组合物和共聚聚丙烯；所述聚乙烯组合物中含有第一聚乙烯、第二聚乙烯和第三聚乙烯，所述第一聚乙烯的M

High performance polyolefin membrane and its preparation

【技术实现步骤摘要】
高性能聚烯烃隔膜及其制备方法
本专利技术属于锂电池隔膜材料领域，具体涉及一种聚烯烃隔膜及其制备方法。
技术介绍
聚烯烃微多孔膜用于精密过滤膜、电池用隔膜、电容器用隔膜、燃料电池用材料等。这些用途之中，用作电池用隔膜、特别是用作锂离子电池用隔膜的情况下，聚烯烃微多孔膜要求离子透过性优异、机械强度优异等。为了确保电池的安全性，对于面向近年的高容量电池的隔膜要求“低闭孔温度特性”、“高破膜温度特性”以及“低热收缩性”。“低闭孔温度特性”是指，电池内部因过度充电状态等而过热时，隔膜熔融，形成覆盖电极的被膜而阻断电流，由此确保电池的安全性的功能。已知在聚乙烯微多孔膜的情况下，闭孔温度、即表现熔融特性的温度大约在140℃左右。但是，为了尽早阻止电池内部的失控反应等，熔融温度越低越好。“高破膜温度特性”是指隔膜即使被加热到熔融温度以上也不发生膜裂的性能。进一步，“低热收缩性”是指即使被加热到熔融温度以上，热收缩性也小的性能。为了在熔融后也维持形状，并保持电极间的绝缘，这两者都是必需的。为了保证150℃下的电池安全性，电池隔膜要求具有达到美国标准UL1642“StandardforLithiumBatteries”中规定的电池安全评价标准的性能。该评价通过在150℃的烘箱中将隔膜保存10分钟而进行。为了达到该标准，期望隔膜在130-140℃下熔融而无孔化，并且即使被加热到150℃以上，也不发生破膜，并且尽量减少热收缩，从而维持形状。现有技术中，已有将聚乙烯和聚丙烯混合，以期获得较低的闭孔温度和较高的破膜温度。但聚乙烯与聚丙烯熔点相差较大，造成两相各自结晶，相容性问题突出，进而影响稳定地获得低闭孔温度特性、高破膜温度特性、热收缩性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚烯烃隔膜及其制备方法，能够解决聚乙烯与聚丙烯的相容性问题，达到更优的低闭孔温度特性、高破膜温度特性、高延伸率、低热收缩性。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜包括至少一层微孔膜，所述微孔膜含有聚乙烯组合物和共聚聚丙烯；所述聚乙烯组合物中含有第一聚乙烯、第二聚乙烯和第三聚乙烯，所述第一聚乙烯的Mw为10-30万，所述第二聚乙烯的Mw为40-60万，所述第三聚乙烯的Mw为90-120万；所述共聚聚丙烯中含有1wt％～50wt％的乙烯单体。作为优选的技术方案，所述聚乙烯组合物中，第一聚乙烯占比8wt％-20wt％，第二聚乙烯占比5wt％-20wt％，第三聚乙烯占比60wt％-87wt％。作为优选的技术方案，所述第一聚乙烯的Mw为20万，所述第二聚乙烯的Mw为50万，所述第三聚乙烯的Mw为100万。作为优选的技术方案，所述第一聚乙烯的熔点≤126℃，热焓为≤157J/g；所述第二聚乙烯的熔点为132-137℃，热焓为192-202J/g；所述第三聚乙烯的熔点为135-142℃，热焓为≤173J/g。作为优选的技术方案，所述共聚聚丙烯中含有3wt％～20wt％的乙烯单体。作为优选的技术方案，所述共聚聚丙烯中含有9wt％～15wt％的乙烯单体。作为优选的技术方案，所述共聚聚丙烯的Mw在20万～60万之间，190℃及21.6KG下的熔融指数在10～18之间。作为优选的技术方案，所述共聚聚丙烯为嵌段共聚物。作为优选的技术方案，所述微孔膜含有80wt％～95wt％的聚乙烯组合物和5％～20％的共聚聚丙烯。本专利技术还提供了一种聚烯烃隔膜制备方法，包括以下步骤：(1)将所述聚乙烯组合物、共聚聚丙烯和塑化剂通过模头挤出，冷却以形成凝胶状片材；其中，挤出量控制在30-170kg/h，流延速度控制在≤20m/min，流延温度控制在≤35℃，片材厚度控制在≤300μm；(2)对凝胶状片材先后进行纵向拉伸、第一横向拉伸和第二横向拉伸；其中，纵向拉伸温度控制在40-130℃之间，纵向拉伸速比控制在≤10；第一横向拉伸温度控制在80-130℃之间，第一横向拉伸速比控制在≤12；第二横向拉伸温度控制在≤130℃，第二横向拉伸速比控制在≤2.0。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术将共聚聚丙烯与聚乙烯共混，聚丙烯分子链相互穿插在聚乙烯分子链之间，起到刚性骨架支撑作用，防止隔膜破裂，并且共聚聚丙烯含有聚乙烯分子链，解决了聚乙烯和聚丙烯各自结晶，形成相容性不良的多相体系的问题，提高了两者在熔融状态下的均相能力，从而获得了较高的破膜温度和优异的热收缩性能。2、本专利技术通过高/中/低分子量的聚乙烯共混，使聚烯烃隔膜起熔温度降低，熔程加长，增加闭孔过程持续时间，并形成连续闭孔特点，达到了更优的低闭孔温度特性。3、另外，本专利技术通过合理的聚烯烃分子量分布组合设计以及特定的铸片、拉伸工艺调整，使聚烯烃隔膜双向延伸率大大提高，5μm厚度下的双向延伸率≥100％，甚至≥150％。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1：聚乙烯组合物：将15wt％的第一聚乙烯、8wt％的第二聚乙烯和77wt％的第三聚乙烯混合，得到聚乙烯组合物。其中，所述第一聚乙烯的Mw为20万，熔点为122℃，热焓为150J/g；所述第二聚乙烯的Mw为50万，熔点为133℃，热焓为198J/g；所述第三聚乙烯的Mw为100万，熔点为138℃，热焓为168J/g。共聚聚丙烯：共聚聚丙烯的Mw为40万，190℃及21.6KG下的熔融指数为13，共聚聚丙烯为嵌段共聚物，共聚聚丙烯中乙烯单体含量为9wt％。聚烯烃组合物：将95wt％聚乙烯组合物和5wt％共聚聚丙烯粉体混合，得到聚烯烃组合物。按照以下步骤制备聚烯烃隔膜：a、配料熔融：将30wt％的聚烯烃组合物和70wt％的白油分别投入双螺杆中混合熔融，形成高温熔体；b、模头挤出：物料在双螺杆中熔融成高温熔体，通过计量泵精确计量进入模头，高温熔体从模头狭缝口流出，冷却以形成凝胶状片材；其中，挤出量控制在40kg/h，流延速度控制在15m/min，流延温度控制在30℃，片材厚度控制在200μm；c、拉伸：对凝胶状片材先后进行纵向拉伸、第一横向拉伸和第二横向拉伸；其中，纵向拉伸温度(预热、拉伸和定型)控制在40-130℃之间，纵向拉伸速比控制在4；第一横向拉伸温度(预热、拉伸和定型)控制在80-130℃之间，第一横向拉伸速比控制在5；第二横向拉伸温度(预热、拉伸和定型)控制在≤130℃，第二横向拉伸速比控制在1.5；d、萃取：将含油薄膜浸入含有二氯甲烷的萃取槽中，将白油萃取出来；e、干燥：将萃取后的薄膜进入干燥箱内，萃取剂二氯甲烷挥发后得到干燥后的薄膜，即聚烯烃隔膜。实施例2：实施例2与实施例1不同之处在于：将90wt％聚乙烯组合物和10wt％共聚聚丙烯粉体混合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜包括至少一层微孔膜，其特征在于：所述微孔膜含有聚乙烯组合物和共聚聚丙烯；所述聚乙烯组合物中含有第一聚乙烯、第二聚乙烯和第三聚乙烯，所述第一聚乙烯的M

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃隔膜，所述聚烯烃隔膜包括至少一层微孔膜，其特征在于：所述微孔膜含有聚乙烯组合物和共聚聚丙烯；所述聚乙烯组合物中含有第一聚乙烯、第二聚乙烯和第三聚乙烯，所述第一聚乙烯的Mw为10-30万，所述第二聚乙烯的Mw为40-60万，所述第三聚乙烯的Mw为90-120万；所述共聚聚丙烯中含有1wt％～50wt％的乙烯单体。


2.根据权利要求1所述聚烯烃隔膜，其特征在于：所述聚乙烯组合物中，第一聚乙烯占比8wt％-20wt％，第二聚乙烯占比5wt％-20wt％，第三聚乙烯占比60wt％-87wt％。


3.根据权利要求1所述聚烯烃隔膜，其特征在于：所述第一聚乙烯的Mw为20万，所述第二聚乙烯的Mw为50万，所述第三聚乙烯的Mw为100万。


4.根据权利要求1所述聚烯烃隔膜，其特征在于：所述第一聚乙烯的熔点≤126℃，热焓为≤157J/g；所述第二聚乙烯的熔点为132-137℃，热焓为192-202J/g；所述第三聚乙烯的熔点为135-142℃，热焓为≤173J/g。


5.根据权利要求1所述的聚烯烃隔膜，其特征在于：所述共聚聚丙烯中含有3wt％～20wt％的乙烯单体。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志豪，陶晶，陈强，袁其振，杨影杰，
申请(专利权)人：重庆云天化纽米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50