聚烯烴微孔隔膜及其製作方法
2023-04-25 01:00:51
專利名稱：：聚烯烴微孔隔膜及其製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種聚烯烴微孔隔膜及其製作方法，屬於薄膜製造領域。
背景技術：
：由於聚烯烴微孔薄膜的廣泛用途及可觀的經濟效益，國內近年來對聚烯烴微孔薄膜的研究逐漸升溫。該種聚烯烴微孔薄膜可用於氣體分離膜和反滲透膜的底膜；也可用於透析、無菌包裝等醫學用途；工業水處理膜以及鋰離子電池隔膜。CN1272374C公開的"一種聚丙烯微孔膜及其製備方法"是採用聚丙烯、單組分成核劑和油類為原料，經擠出平膜、退火、兩階段單向拉伸、熱定型和收巻製成聚丙烯微孔膜。但在微孔膜的製作過程中，由於是採用兩次單向拉伸的方法，其總伸長率30%~300%，因此所製得的微孔膜孔形為狹長形，造成孔徑難以控制。另外其橫向無強度導致薄膜極易撕裂，很難被工業化利用。而CN1233051C所公開的"一種鋰電池隔膜的生產方法"，雖然能分別通過縱向和橫向的雙向拉伸來解決孔徑難以控制的問題，但由於縱向拉伸和橫向拉伸是採用相同拉伸倍數，易導致薄膜出現貫穿的微孔，同時由於該方法未進行高溫下預收縮的鬆弛處理，因此採用該方法製成的隔膜熱收縮率偏大，這些缺點使其作為鋰離子電池隔膜使用時易使鋰離子電池發生短路。另外由於聚丙烯的非親水性，該種薄膜作為鋰離子電池隔膜吸附電解液能力不佳，同時也由於離子導電率偏低從而使鋰離子電池內阻偏大，影響鋰離子電池性能。
發明內容本發明的目的在於提供一種具有微孔均勻、透氣性和熱收縮性能好、且具有高離子導電率的聚烯烴微孔隔膜及其製作方法。本發明為達到上述目的的技術方案是一種聚烯烴微孔隔膜，其特徵在於由聚烯烴微孔基膜和鍍在聚烯烴微孔基膜上面或/和下面的氧化物層構成，所述的聚烯烴微孔基膜按重量百分比由96.5%—99.995°/。的均聚聚丙烯樹脂和0.005%—3.5%的P晶型成核劑構成，該聚烯烴微孔基膜的平均孔徑在80—200納米，孔隙率為30%—50%，透氣率在1.5—15ml.cm/cm2.sec.atm，所述氧化物層的厚度在0.05—2微米。本發明聚烯烴微孔隔膜的製備方法，其特徵在於(1)、熔融和擠出將96.5%—99.995%(重量)的均聚聚丙烯樹脂和0.005%~3.5%(重量)的P晶型成核劑充分混合後送入擠出機內，在180—28(TC溫度下經擠出機熔融擠出膜片，用低於140。C溫度的鑄片輥對膜片冷卻；(2)、拉伸膜片在11(TC一15(TC的溫度下，以1.4一5.5的縱拉伸倍數下進行縱向拉伸，時間小於0.5s，再在1.1~4的橫向拉伸倍數進行橫向拉伸，時間小於0.5s，且縱向拉伸倍數大於橫向拉伸倍數；(3)、松馳和熱定型膜片在11(TC一18(TC的溫度下同時進行縱向和橫向預收縮的松馳，鬆弛時間在0.5—10min，然後再在130"C—20(TC的溫度下進行熱定型處理，熱定型時間在0.2—5s，製成聚烯烴微孔基膜；(4)、鍍層在聚烯烴微孔基膜上或/和下面用磁控濺射鍍氧化物層，該氧化物層厚度控制在0.05—2微米，製成聚烯烴微孔隔膜。本發明採用上述技術方案後具有以下優點1、本發明在聚烯烴微孔基膜的表面鍍有厚度在0.05—2微米的氧化物層，在該氧化物層的作用下，氧化物使隔膜具有高離子導電率，本發明聚烯烴微孔隔膜的離子導電率比普通聚烯烴微孔薄膜提高3—5倍，作為鋰離子電池隔膜能減小鋰離子電池的內阻，從而能提高鋰離子電池性能。2、本發明將均聚聚丙烯樹脂和e晶型成核劑混合後熔融、擠出膜片，該膜片再經縱向和橫向的雙向拉伸、高溫松馳和熱定型，尤其膜片的縱向拉伸倍數大於橫向拉伸倍數，既保證了生產基膜所需的拉伸形變量，同時也避免了由於橫向拉伸過大使薄膜孔徑過大，而產生貫穿孔的現象，減少鋰離子電池發生短路現象，製得的隔膜微孔均勻、孔隙率高，透氣性好。3、本發明在製作聚烯烴微孔基膜時，先在高溫下進行鬆弛預收縮處理，然後再進行熱定型處理，可以極大的提高薄膜的熱收縮性能。具體實施例方式本發明的聚烯烴微孔隔膜，由聚烯烴微孔基膜和鍍在聚烯烴微孔基膜上或/和下面的氧化物層構成。該聚烯烴微孔基膜按重量百分比由96.5%—99.995%的均聚聚丙烯樹脂和0.005%—3.5%的P晶型成核劑構成，該均聚聚丙烯樹脂的融體流動速率為1—5克/10分鐘，聚烯烴微孔基膜的平均孔徑在80—200納米、孔隙率在30%—50%，透氣率在1.5—15ml.cm/cmlsec.atm，而氧化物層的厚度在0.05—2微米，本發明的氧化物層為納米級的氧化鋁層或氧化矽層，且氧化鋁或氧化矽的材料粒徑在10—150納米，而P晶型成核劑是稀土成核劑、二元羧酸鹽成核劑和環己醯胺成核劑中的一種或二種或三種混合，該二元羧酸鹽成核劑可為庚二酸鈣、庚二酸鋇、辛二酸鈣或庚二酸鈉的其中之一。本發明的聚烯烴微孔隔膜的製備方法，具體按以下步驟(1)、熔融和擠出將96.5%—99.995%(重量)的均聚聚丙烯樹脂和0.005%—3.5%(重量)的e晶型成核劑充分混合後送入擠出機內，該均聚聚丙烯樹脂的融體流動速率為l一5克/10分鐘，在180—28(TC溫度下經擠出機熔融擠出，用低於14(TC溫度的鑄片輥對膜片冷卻。(2)、拉伸膜片在110°C—15(TC的溫度下，以1.4—5.5的縱拉伸倍數下進行縱向拉伸，時間小於0.5s，再在1.1~4的橫向拉伸倍數進行橫向拉伸，時間小於0.5s,但縱向拉伸時的縱向拉伸倍數應大於橫向拉伸時的橫向拉伸倍數。(3)、松馳和定型膜片在11(TC一18(TC的溫度下同時進行縱向和橫向預收縮的松馳，鬆弛時間在0.5—10min，然後再在130°C—200°C的溫度下進行熱定型處理，熱定型時間在0.2—5s，製成聚烯烴微孔基膜，該聚烯烴微孔基膜厚度在10—50微米之間。(4)、鍍層聚烯烴微孔基膜通過磁控濺射設備，在聚烯烴微孔基膜上下兩面磁控濺射鍍氧化物層，或在聚烯烴微孔基膜上面或下面磁控濺射鍍氧化物層，該氧化物層的材料是納米級的氧化鋁或氧化矽，材料粒徑在10一150納米，磁控濺射時的磁場強度為IOOOG，在惰性氣體如氬氣的氣氛中，射頻功率200—600W，濺射電壓-100—-200v，沉積溫度60—120。C，沉積時間2—IO秒，鍍得氧化物層，氧化物層的厚度在0.05—2微米，製成聚烯烴微孔隔膜。本發明的聚烯烴微孔隔膜及其製作方法具體參數見表1，其中表中的百分比為重量百分比。表ltableseeoriginaldocumentpage6表2為用本發明方法製得聚烯烴微孔隔膜的性能參數。表2tableseeoriginaldocumentpage7可以看出本發明的聚烯烴微孔隔膜具有微孔均勻、透氣性好和孔隙率高，極佳的熱收縮性能和較高離子導電率，可廣泛應用於醫用透析膜和工業水處理膜以及鋰離子二次電池隔膜。權利要求1、一種聚烯烴微孔隔膜，其特徵在於由聚烯烴微孔基膜和鍍在聚烯烴微孔基膜上面或/和下面的氧化物層構成，所述的聚烯烴微孔基膜按重量百分比由96.5％—99.995％的均聚聚丙烯樹脂和0.005％3.5％的β晶型成核劑構成，該聚烯烴微孔基膜的平均孔徑在80—200納米，孔隙率為30％—50％，透氣率在1.5—15ml.cm/cm2.sec.atm，所述氧化物層的厚度在0.05—2微米。2、根據權利要求1所述的聚烯烴微孔隔膜，其特徵在於所述e晶型成核劑為稀土成核劑、二元羧酸鹽成核劑和環己醯胺成核劑中的其中之一或二種或三種混合。3、根據權利要求2所述的聚烯烴微孔隔膜，其特徵在於所述的二元羧酸鹽成核劑為庚二酸鈣、庚二酸鋇、辛二酸鈣或庚二酸鈉的其中之一。4、根據權利要求1所述的聚烯烴微孔隔膜，其特徵在於所述的氧化物層為納米氧化鋁層或氧化矽層，且氧化鋁或氧化矽的材料粒徑在10一150納米。5、一種聚烯烴微孔隔膜的製備方法，其特徵在於(1)、熔融和擠出將96.5%—99.995%(重量)的均聚聚丙烯樹脂0.005%~3.5%(重量)的3晶型成核劑充分混合後送入擠出機內，在180—28(TC溫度下經擠出機熔融擠出膜片，用低於14(TC溫度的鑄片輥對膜片冷卻；(2)、拉伸膜片在11(TC一15(TC的溫度下，以1.4—5.5的縱拉伸倍數下進行縱向拉伸，時間小於0.5s，再在1.1-4的橫向拉伸倍數進行橫向拉伸，時間小於0.5s，且縱向拉伸倍數大於橫向拉伸倍數；(3)、松馳和熱定型膜片在11(TC一180'C的溫度下同時進行縱向和橫向預收縮的松馳，鬆弛時間在0.5—10min，然後再在13(TC—200'C的溫度下進行熱定型處理，熱定型時間在0.2—5s，製得聚烯烴微孔基膜；(4)、鍍層在聚烯烴微孔基膜上面或/和下面用磁控濺射鍍氧化物層，該氧化物層厚度控制在0.05—2微米，製得聚烯烴微孔隔膜。全文摘要本發明涉及一種聚烯烴微孔隔膜及其製作方法，屬於薄膜製造領域，由聚烯烴微孔基膜和鍍在聚烯烴微孔基膜上面或/和下面的氧化物層構成，所述的聚烯烴微孔基膜按重量百分比由96.5％-99.995％的均聚聚丙烯樹脂和0.005％-3.5％的β晶型成核劑構成，該聚烯烴微孔基膜的平均孔徑在80-200納米，孔隙率為30％-50％，透氣率在1.5-15ml/cm2.sec.atm，所述氧化物層的厚度在0.05-2微米。本發明具有微孔均勻、透氣性和熱收縮性能好、且具有高離子導電率的特點，可廣泛應用於醫用透析膜和工業水處理膜以及鋰離子二次電池隔膜。文檔編號B32B3/24GK101462381SQ200910028618公開日2009年6月24日申請日期2009年1月6日優先權日2009年1月6日發明者徐洪飛申請人:韓偉嘉