聚烯烃微孔膜制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种聚烯烃微孔膜制备方法，其包括如下步骤：将聚烯烃在180～260℃下熔融挤出，流延成膜，得到聚烯烃流延基膜；拉伸聚烯烃流延基膜，再进行热定型处理，获得预成型的聚烯烃微孔膜；将所述预成型的聚烯烃微孔膜浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，浸泡后除去有机溶剂，获得所述的聚烯烃微孔膜。本发明专利技术还提供该聚烯烃微孔膜制备方法在制备隔膜或锂离子电池中的应用。上述制备方法中，在拉伸及热定型形成预成型的聚烯烃微孔膜的基础上，再浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，最后获得的聚烯烃微孔膜的孔更圆更大，沿微孔膜横向透气性能分布均匀，由此改善聚烯烃微孔膜的透气性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚烯烃薄膜
，具体涉及一种聚烯烃微孔膜制备方法及其应用。
技术介绍
目前，聚烯烃薄膜材料获得越来越多的应用和发展，当前最广泛的应用是作为锂离子电池的隔膜材料，成为锂离子电池的关键内层组件之一。隔膜材料对实际电池的性能有着至关重要的影响，隔膜本身既是电子的非良导体，但也允许电解质离子通过。此外，隔膜材料还必须具备良好的化学、电化学稳定性和机构性能以及在反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性。隔膜一般采用聚丙烯或聚乙烯塑料材料制成，可隔离电池正负极，以防止出现短路；还可以在电池过热时，通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。锂离子电池隔膜主要是聚烯烃微孔膜，目前工业化的制备方法主要有湿法双向拉伸和干法单向拉伸两种。湿法又称相分离法或热致相分离法，是将高沸点小分子作为致孔剂添加到聚烯烃中，加热熔融成均勻体系，然后降温发生相分离，拉伸后用有机溶剂萃取出小分子，可制备相互贯通的微孔膜材料。采用该法的具有代表性的国外公司有日本旭化成、 东燃及美国Entek等，目前主要用于生产单层聚乙烯(PE)隔膜。用湿法双向拉伸方法生产的隔膜由于经过了双向拉伸具有较高的纵向和横向强度，但由于在生产过程中需要用有机溶剂进行萃取，带来了一定的环保问题和生产安全性的考虑。干法熔融拉伸法制备微孔膜的基本原理是将聚合物熔体挤出后在高拉伸应力场下结晶，形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，然后经过热处理得到硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离，形成大量的微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜。日本UBE与美国Celgard公司采用该法制备PE和聚丙烯(PP)的微孔膜。该方法形成的隔膜存在孔径及孔隙率较难控制等缺点，而且薄膜横向强度较低，给生产和使用过程带来了一系列的问题，例如横向强度低造成隔膜容易沿纵向撕裂，造成横向容易拉伸变形导致尺寸发生变化，给膜的展平造成困难等。正如上面所述，隔膜性能的高低直接影响电池的综合性能，在隔膜性能指标中，透气性是一关键指标，透气性太低，锂离子穿过能力太小；透气性太高，电池内部树枝状晶体生成时，电池易短路。由于目前工艺局限性，难以达到较好的透气性能。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种具有改良的透气性能以及横向透气性能分布均勻的聚烯烃微孔膜制备方法。以及，提供上述聚烯烃微孔膜制备方法在制备隔膜或锂离子电池中的应用。一种聚烯烃微孔膜制备方法，其包括如下步骤将聚烯烃在180 260°C下熔融挤出，流延成膜，得到聚烯烃流延基膜；拉伸聚烯烃流延基膜，再进行热定型处理，获得预成型的聚烯烃微孔膜；将所述预成型的聚烯烃微孔膜浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，浸泡后除去有机溶剂，获得所述的聚烯烃微孔膜。以及，上述聚烯烃微孔膜制备方法在制备隔膜或锂离子电池中的应用。在上述聚烯烃微孔膜制备方法中，在拉伸及热定型形成预成型的聚烯烃微孔膜的基础上，再浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，使得聚烯烃微孔膜的孔更圆更大， 获得透气性能改善的、沿微孔膜横向透气性能分布均勻的、外观缺陷减少的聚烯烃微孔膜。 该方法可广泛应用于制备隔膜或锂离子电池，提升隔膜和锂离子电池的综合性能。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法流程图；图2是根据本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法得到的聚烯烃微孔膜扫描电镜图(以下简称SEM图)；图3是传统未经浸泡形成的聚烯烃微孔膜SEM图；图4是根据本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法中用有机溶剂浸泡处理前后的孔径分布曲线图；图5是根据本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法中用有机溶剂浸泡处理前后透气性沿微孔膜横向分布曲线图；图6是根据本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法采用不同有机溶剂浸泡处理前后隔膜透光率变化曲线图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，示出本专利技术实施例的聚烯烃微孔膜制备方法流程图，包括如下步骤S01，熔融挤出、流延成膜将聚烯烃在180 260°C下熔融挤出，流延成膜，得到聚烯烃流延基膜；S02,拉伸定型拉伸聚烯烃流延基膜，再进行热定型处理，获得预成型的聚烯烃微孔膜；S03，浸泡处理将所述预成型的聚烯烃微孔膜浸泡于表面张力低于30mN/m的有机溶剂中，浸泡后除去有机溶剂，获得所述的聚烯烃微孔膜。步骤SOl中，聚烯烃可选用但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚四甲基1戊烯或它们的混合物。所用聚丙烯可以是均聚聚丙烯、共聚聚丙烯，其中优选均聚聚丙烯。所用聚乙烯可以是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯，其中优选高密度聚乙烯。所选用的聚烯烃的熔融指数为0. 5 15. 0g/10min,优选0. 8 3. 0g/10min, 例如可以是 1. 0g/10min, 1. 2g/10min, 1. 5g/10min, 1. 8g/10min, 2. Og/lOmin, 2. 5g/10min,2. 8g/10min等等。当采用共混物时，例如聚丙烯和聚乙烯，可预先添加一些共混物于聚丙烯中，再进行熔融挤出。例如，聚乙烯共混物可以是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯。在聚丙烯和聚乙烯共混物中，聚丙烯和聚乙烯的质量比例例如可以为1 0.2-1。此外，在上述共混物中还可以添加一些对聚烯烃材料主要性能不会带来负面影响的一些助剂，如抗氧剂、爽滑剂等，抗氧剂能增强聚烯烃材料的抗氧化性能，爽滑剂用于减小膜与膜之间的磨擦和薄膜与加工设备之间的磨擦。具体熔融挤出过程包括将聚烯烃(或者与其它共混物一起)采用挤出机在 180 260°C下熔融挤出，通过流延模头或环形吹塑口模，流延成膜，冷却后(如强制冷却) 以一定的速度牵引，得到厚度均勻的聚烯烃流延基膜。具体地，熔融挤出可以采用单螺杆或双螺杆挤出机挤出，考虑材料的成型加工和塑化性能，挤出温度不低于180°C。流延成膜用的辊温度为30 100°C，生产线速度为10 80m/min，成型厚度10 40微米。在流延成膜后，可进一步对得到的聚烯烃流延基膜进行热处理，进一步提高基膜的结晶度和晶片的完整性，热处理温度为110 150°C，热处理时间为10分钟 15小时。步骤S02具体为，将聚烯烃流延基膜沿纵向进行两次拉伸，总的拉伸温度范围为 10 150°C。第一次拉伸过程(也称为冷拉)的拉伸温度为10 40°C，拉伸倍率为10 50%，即相对拉伸前的流延膜的1. 1-1. 5倍。第二次拉伸过程(也称为热拉)的拉伸温度为110 150°C下，拉伸倍率为100 500%。经过步骤S02的两次纵向拉伸后，聚烯烃初步形成了微孔膜，即预成型的聚烯烃微孔膜。此时获得的微孔微观结构如图3所示，由图可知，微孔沿拉伸方向较长，为狭长型孔，不具有圆孔形状，其透气性能较差。纵向拉伸后的预成型的聚烯烃微孔膜中微孔的中值孔径为70 120nm。热定型处理过程中，热定型处理温度为110 本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚烯烃微孔膜制备方法，其包括如下步骤：将聚烯烃在１８０～２６０℃下熔融挤出，流延成膜，得到聚烯烃流延基膜；拉伸聚烯烃流延基膜，再进行热定型处理，获得预成型的聚烯烃微孔膜；将所述预成型的聚烯烃微孔膜浸泡于表面张力低于３０ｍＮ／ｍ的有机溶剂中，浸泡后除去有机溶剂，获得所述的聚烯烃微孔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀峰，陈良，雷彩红，高东波，陈勇，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94