由窄分子量分布的高密度聚乙烯制成的凝胶挤出制品制造技术

描述了一种用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物。所述聚合物组合物包含聚乙烯颗粒与增塑剂。聚乙烯聚合物具有窄分子量分布。根据本公开制造的聚合物制品具有增强的强度性质。在一个实施方案中，聚合物组合物用于形成用作电子器件中的隔膜的多孔薄膜。电子器件中的隔膜的多孔薄膜。电子器件中的隔膜的多孔薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由窄分子量分布的高密度聚乙烯制成的凝胶挤出制品
[0001]相关申请
[0002]本申请基于申请日为2020年8月24日的美国临时专利申请序列号63/069,469并要求其优先权，其通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]聚乙烯聚合物具有多种不同的用途和应用。例如，高密度聚乙烯是有价值的工程塑料，具有耐磨性、表面润滑性、耐化学性和冲击强度的独特组合。它们应用于生产用于绳索和防弹成型制品的高强度纤维，以及用于生产其它细长制品，如用于电子器件的薄膜。然而，由于这些材料在熔融状态下的流动性随着分子量的增加而降低，因此并不总是可以通过常规技术如熔融挤出进行加工。
[0004]由聚乙烯聚合物生产纤维和其他细长构件的一种替代方法是通过凝胶加工，其中聚合物与溶剂结合。将所得凝胶挤出成纤维或薄膜，并可在一个或两个方向上拉伸。此外，可从产品中除去部分或全部溶剂。
[0005]可形成具有许多有益性能的由聚乙烯聚合物通过凝胶加工制成的薄膜。例如，可形成具有微孔的薄膜。例如，通过凝胶加工形成的微孔聚乙烯薄膜特别适合用作电池(如，锂离子电池)中的隔膜。例如，微孔薄膜可将阳极与阴极分开并防止有源电池构件之间的短路。同时，由于材料的多孔性质，微孔薄膜允许离子通过。微孔聚乙烯薄膜的离子渗透性特征使该材料特别适合于调节电池内的电化学反应。
[0006]当由凝胶挤出的聚合物组合物生产用于生产绳索、防弹制品、织物和服装的膜和纤维以及用于锂离子电池的薄膜时，纤维和膜应具有优异的机械性能。因此，持续存在改进凝胶挤出制品的机械性能如强度特性的需要。本公开涉及通过使用特定的聚合物和聚合物配制物来改进至少一种上述性能。

技术实现思路

[0007]一般而言，本公开涉及非常适合凝胶加工应用的聚烯烃组合物。更具体地，本公开涉及包含高密度聚乙烯聚合物的聚合物组合物，其非常适合于生产可用作电池隔膜的微孔、离子可透过薄膜。本公开的聚合物组合物还非常适合于生产防弹制品、织物、服装和衣服，包括手套、绳索、渔线等。根据本公开，聚合物组合物被配制成具有改进的机械或物理性质。更具体地，本公开涉及配制聚乙烯聚合物组合物，其在被凝胶挤出成微孔薄膜时具有改进的拉伸强度和/或抗穿刺性。
[0008]在一个实施方案中，本公开涉及用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物。所述聚合物组合物包含增塑剂与聚合物颗粒，该聚合物颗粒包含高密度聚乙烯聚合物。根据本公开，高密度聚乙烯聚合物具有窄分子量分布，已发现其提供各种优点和益处。例如，高密度聚乙烯聚合物可具有大于约150kPa，如大于约160kPa，如大于约165kPa，如大于约168kPa的交叉点(intercrossing point，ICP)。高密度聚乙烯聚合物还可具有小于约8，如小于约7，如小于约6.5的多分散性指数(PDI)。高密度聚乙烯聚合物可具有窄分子量分布并且仍然使
用齐格勒
‑
纳塔催化剂形成。因此，本公开的聚乙烯聚合物可不含茂金属。
[0009]在一个实施方案中，高密度聚乙烯颗粒可具有小于约150微米，如小于约125微米，且通常大于约50微米的基于体积的中值粒径。
[0010]通常，聚合物组合物包含至多约50重量％的量的高密度聚乙烯树脂。例如，增塑剂可以以大于约50重量％的量，如大于约60重量％的量，如大于约70重量％的量，如大于约80重量％的量，如小于约90重量％的量存在于组合物中。可使用各种不同的材料作为增塑剂。例如，增塑剂可包括矿物油、石蜡油、烃油、醇等。例如，增塑剂可包括十氢化萘、二甲苯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂醇、油醇、癸醇、壬醇、二苯醚、正癸烷、正十二烷、或它们的混合物。在一个实施方案中，增塑剂可包括C5
‑
C12烃，如C5
‑
C12饱和烃。例如，增塑剂可包括庚烷、己烷、石蜡等。
[0011]在一个实施方案中，用于生产颗粒的高密度聚乙烯可具有相对较高的分子量。使用较高分子量的聚乙烯颗粒可能是有益的，特别是在需要或期望较高强度性能的应用中。例如，用于生产颗粒的聚乙烯可具有大于约400,000g/mol，如大于约500,000g/mol，如大于约600,000g/mol，如大于约700,000g/mol，且小于约4,000,000g/mol，如小于约3,500,000g/mol的分子量。在一个方面，高密度聚乙烯聚合物可具有大于约500,000g/mol且小于约1,500,000g/mol的分子量。在一个实施方案中，所述组合物仅包含单一聚乙烯聚合物。
[0012]本公开还涉及由上述聚合物组合物形成的聚合物制品。聚合物制品可通过凝胶挤出或凝胶纺丝工艺生产。根据本公开制造的聚合物制品包括纤维、膜如薄膜等。
[0013]在形成聚合物制品的过程中，除去大部分增塑剂。例如，在一个方面，在形成聚合物制品期间除去大于95重量％，如大于约98重量％的增塑剂。因此，根据本公开制造的聚合物制品通常包含高密度聚乙烯和可能的其他添加剂。例如，所得到的聚合物制品可包含约60重量％至约98重量％的量，如约65重量％至约97重量％的量的高密度聚乙烯聚合物。一种或多种添加剂可以以大于约0.05重量％的量，如以大于约0.08重量％的量，如以大于约0.1重量％的量，且通常以小于约2.1重量％的量，如以小于约1.2重量％的量，如以小于约0.5重量％的量存在于聚合物制品中。
[0014]本公开还涉及用于生产聚合物制品的方法。该方法包括由上述聚合物组合物形成凝胶状组合物的步骤。然后将凝胶状组合物通过模具挤出形成聚合物制品。例如，聚合物制品可包括纤维、连续膜或不连续膜，如多孔薄膜。
[0015]在一个实施方案中，在形成聚合物制品之前或期间，将萃取溶剂(如，二氯甲烷)与聚合物组合物组合。萃取溶剂可用于促进增塑剂的去除。
[0016]据本公开制造的多孔薄膜可具有优异的物理性质的组合。例如，薄膜可具有大于约500mN/μm，如大于约600mN/μm，如大于约700mN/μm，如大于约800mN/μm的穿刺强度。薄膜可在至少一个方向上具有大于约90MPa的拉伸强度。当由齐格勒
‑
纳塔催化的具有大于约400,000g/mol且小于约900,000g/mol的分子量的高密度聚乙烯形成薄膜时，可获得上述性质。上述性质也可由具有约7微米至约11微米，如约7.5微米至约10微米的厚度的薄膜获得。薄膜可具有大于约105sec/100ml的Gurley渗透性。在一个方面，多孔薄膜可被双向拉伸。
[0017]下面更详细地讨论本公开的其他特征和方面。
附图说明
[0018]参考以下附图可以更好地理解本公开：
[0019]图1是含有根据本公开制造的多孔薄膜的电子器件(如，电池)的截面图；和
[0020]图2是在以下实施例中获得的一些结果的图示。
[0021]在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本专利技术的相同或类似的特征或元件。
[0022]定义
[0023]如本文所用，根据AS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产凝胶挤出制品的聚合物组合物，其包含：增塑剂；包含高密度聚乙烯聚合物的聚合物颗粒，所述高密度聚乙烯聚合物具有窄分子量分布，使得所述高密度聚乙烯聚合物具有小于约8的多分散性指数(PDI)。2.如权利要求1所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯聚合物具有大于约150kPa，如大于约160kPa，如大约165kPa的交叉点(ICP)。3.如权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯聚合物具有小于约7.5，如小于约7的多分散性指数(PDI)。4.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯聚合物具有大于约168kPa的交叉点(ICP)，并且具有小于约6.5的多分散性指数(PDI)。5.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯颗粒具有约70微米至约210微米的基于体积的中值粒径。6.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯颗粒以至多约50重量％的量存在于所述组合物中。7.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述增塑剂包括矿物油、石蜡油、烃、醇、醚、酯、或它们的混合物。8.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯具有大于约400,000g/mol，如大于约500,000g/mol，如大于约600,000g/mol，如大于约700,000g/mol，且小于约4,000,000g/mol，如小于约3,500,000g/mol的分子量。9.如权利要求8所述的聚合物组合物，其中所述组合物仅包含单一高密度聚乙烯聚合物。10.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述高密度聚乙烯具有大于约500,000g/mol且小于约1,500,000g/mol的分子量。11.如前述权利要求中任一项所述的聚合物组合物，其中所述增塑剂包括十氢化萘、石蜡油、白油、矿物油、二甲苯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、硬脂醇、油醇、癸醇、壬醇、二苯醚、正癸烷、正十二烷、辛烷、壬烷、煤油、甲苯、萘、四氢化萘、一氯苯、莰烯、甲烷、二戊烯、甲基环戊二烯、三环癸烷、1,2,4,5
‑
四甲基
‑
1,4
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：发明
国别省市：