一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法及鋰電池隔膜的製作方法
2023-05-12 05:38:36
一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法及鋰電池隔膜的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其中，聚烯烴樹脂經過熔融擠出、成膜後形成聚烯烴基膜，先對聚烯烴基膜進行梯度熱處理，再對聚烯烴基膜進行縱向拉伸，之後經過熱定型處理，得到結構穩定的聚烯烴微孔膜。聚烯烴基膜的梯度熱處理過程，是將聚烯烴基膜置於多個溫度段環境中，多個溫度段由高到低依次遞減，每個溫度段持續預設時長，經過梯度熱處理後的聚烯烴基膜相比現有採用單一溫度熱處理的方式而言，避免了因溫度過高或溫度過低而影響基膜的熱處理效果，從而得到品質更加優良的聚烯烴微孔膜。
【專利說明】一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法及鋰電池隔膜
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚烯烴微孔膜的製備方法，尤其涉及一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備 方法及鋰電池隔膜。
【背景技術】
[0002] 幹法單向拉伸是利用結晶性聚合物材料晶區和非晶區自身性質的差異，通過拉 伸結晶聚合物的方法來製備鋰離子電池隔膜，詳細技術內容請參見美國專利公開文件 US3558764和美國專利公開文件US5386777。幹法單向拉伸的優點是在整個製備過程中不 使用溶劑，不存在環境汙染問題，可以利用多層複合的方法解決對電池阻隔膜安全性的要 求。該方法在美國和日本有幾十年的發展歷史，工藝已經很成熟。
[0003] 採用幹法單向拉伸製備微孔膜的主要過程有三步：(a)在應力誘導作用下形成擁 有平行片晶結構的前驅體膜；(b)對前驅體膜進行熱處理，消除缺陷和增加片晶厚度；（C) 兩步拉伸，冷拉誘發生成微孔，熱拉使微孔孔徑不斷增大。其中前驅體膜的熱處理工藝，對 後續前驅體膜拉伸成孔及其隔膜整體性能具有很大影響。熱處理溫度過高會破壞前驅體膜 的片晶結構，溫度過低則達不到效果，適當的熱處理溫度，能夠消除前驅體膜的缺陷，增加 片晶厚度，提尚片晶結構的有序性。
[0004] 現有的工業化生產中，主要採用單一熱處理溫度，但是，由於高分子材料運動單元 的多重性（運動單元的尺寸不一樣），單一的熱處理溫度很難達到最佳的效果，尤其涉及多 種材料複合膜（如PP/PE/PP三層複合膜）的熱處理時，效果較差。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足，提供一種利用梯度熱處理 解決單一溫度熱處理所帶來的缺陷，進而取得更優製備效果的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備 方法，以及利用該製備方法製得的鋰電池隔膜。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案。
[0007] -種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，該方法包括：步驟S1，將聚烯烴樹脂熔融 擠出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烴基膜；步驟S2,將聚烯烴基膜置於由高到低的多個溫 度段環境中進行梯度熱處理；步驟S3,將熱處理後的聚烯烴基膜在預設溫度下進行縱向拉 伸，獲得具有微孔結構的聚烯烴微孔膜；步驟S4,在預設溫度下，對步驟3中的聚烯烴微孔 膜進行熱定型處理。
[0008] 優選地，所述步驟Sl中，將聚烯烴樹脂在180°C?260°C溫度條件下熔融擠出。
[0009] 優選地，所述梯度熱處理過程的溫度是在80°C?150°C範圍內且由高到低的三個 溫度段，每個溫度段的熱處理時間為2min?8h。
[0010] 優選地，每個溫度段的熱處理時間為2min?2h。
[0011] 優選地，所述步驟S3中，將聚烯烴基膜在100°C?150°C溫度條件下進行縱向拉 伸。
[0012] 優選地，所述步驟S4,在100°C?150°C溫度條件下，對聚烯烴微孔膜進行熱定型 處理。
[0013] 優選地，所述步驟S3中，縱向拉伸的拉伸倍率為0. 5?3. 0。
[0014] 優選地，所述聚烯烴樹脂的熔融過程中，聚丙烯的熔融指數為（LOg? 5. 0g)/10.Omin，聚乙稀的恪融指數為（0· 3g?2. 0g)/10.Omin。
[0015] 優選地，所述步驟S4中，所述熱定型處理的時間為3min?30min。
[0016] 一種鋰電池隔膜，所述鋰電池隔膜由上述熔融拉伸製備方法製得。
[0017] 本發明公開的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法中，聚烯烴樹脂經過熔融擠出、成 膜後形成聚烯烴基膜，先對聚烯烴基膜進行梯度熱處理，再對聚烯烴基膜進行縱向拉伸，之 後經過熱定型處理，得到結構穩定的聚烯烴微孔膜。其中，聚烯烴基膜的梯度熱處理過程， 是將聚烯烴基膜置於多個溫度段環境中，多個溫度段由高到低依次遞減，每個溫度段持續 預設時長，經過梯度熱處理後的聚烯烴基膜相比現有採用單一溫度熱處理的方式而言，避 免了因溫度過高或溫度過低而影響基膜的熱處理效果，從而得到品質更加優良的聚烯烴微 孔膜。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和實施例對本發明作更加詳細的描述。
[0020] 本發明公開了一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，如圖1所示，該方法包括：
[0021] 步驟S1，將聚烯烴樹脂熔融擠出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烴基膜；
[0022] 步驟S2,將聚烯烴基膜置於由高到低的多個溫度段環境中進行梯度熱處理，得到 熱處理膜；
[0023] 步驟S3,將熱處理後的聚烯烴基膜在預設溫度下進行縱向拉伸，獲得具有微孔結 構的聚烯烴微孔膜；
[0024] 步驟S4,在預設溫度下，對步驟3中的聚烯烴微孔膜進行熱定型處理，獲得結構穩 定的聚烯烴微孔膜。
[0025] 上述熔融拉伸製備方法中，聚烯烴樹脂經過熔融擠出、成膜後形成聚烯烴基膜，先 對聚烯烴基膜進行梯度熱處理，再對聚烯烴基膜進行縱向拉伸，之後經過熱定型處理，得到 結構穩定的聚烯烴微孔膜。其中，聚烯烴基膜的梯度熱處理過程，是將聚烯烴基膜置於多個 溫度段環境中，多個溫度段由高到低依次遞減，每個溫度段持續預設時長，經過梯度熱處理 後的聚烯烴基膜相比現有採用單一溫度熱處理的方式而言，避免了因溫度過高或溫度過低 而影響基膜的熱處理效果，從而得到品質更加優良的聚烯烴微孔膜。
[0026] 本發明公開的熔融拉伸製備方法中的各步驟還涉及如下優選參數：
[0027] 所述步驟Sl中，將聚烯烴樹脂在180°C?260°C溫度條件下熔融擠出，所述聚烯 烴樹脂的熔融過程中，聚丙烯的熔融指數為（I.Og?5.Og)/10.Omin，聚乙烯的熔融指數為 (0· 3g?2. 0g)/10.Omin。
[0028] 所述步驟S2中，所述梯度熱處理過程的溫度是在80°C?150°C範圍內且由高到低 的三個溫度段，每個溫度段的熱處理時間為2min?8h，作為一種替換方式，每個溫度段的 熱處理時間為2min?2h。
[0029] 所述步驟S3中，將聚烯烴基膜在100°C?150°C溫度條件下進行縱向拉伸，縱向拉 伸的拉伸倍率為0.5?3.0。
[0030] 所述步驟S4,在KKTC?150°C溫度條件下，對聚烯烴微孔膜進行熱定型處理，所 述熱定型處理的時間為3min?30min。
[0031] 但是上述參數設置僅是本發明較佳的實施方式，並不用於限制本發明，在本發明 的其他優選方式下，還可以根據實際需要對溫度、時間、拉伸倍率等參數進行調整，因此，在 本發明技術方案基礎上的參數變更，均屬於本發明的保護範圍。此外，利用上述熔融拉伸制 備方法，可製得鋰電池隔膜。
[0032] 利用本發明熔融拉伸製備方法製備的微孔膜參見如下實施例，利用現有製備方法 製備的微孔膜參見如下對比例。
[0033] 實施例1 :
[0034] 將恪融指數為0.8g/10min的高密度聚乙稀和恪融指數為3. 0g/10min的聚丙稀樹 月旨，通過三層共擠出，流延和熔體拉伸得到PP/PE/PP三層聚烯烴基膜（即前驅體膜），擠出 溫度220°C，流延溫度90°C，流延膜厚30μm，梯度熱處理的順序是130°C/30min- 120°C/3 Omin- 110°C/30min，熱處理在鼓風烘箱中進行，拉伸溫度115°C，拉伸倍率1. 5，熱定型溫度 130°C，熱定型時間15min，得到PP/PE/PP三層聚烯烴複合微孔膜。
[0035] 對比例1 :
[0036] 將恪融指數為0. 8g/10min的高密度聚乙稀和恪融指數為3. 0g/10min的聚丙稀 樹脂，通過三層共擠出，流延和熔體拉伸得到PP/PE/PP三層聚烯烴基膜，擠出溫度220°C， 流延溫度90°C，流延膜厚30μm，將前驅體膜在130°C的鼓風烘箱中熱處理I. 5h，拉伸溫度 115°C，拉伸倍率1. 5,熱定型溫度130°C，熱定型時間15min，得到PP/PE/PP三層聚烯烴複合 微孔膜。
[0037] 實施例2
[0038] 將熔融指數為2. 5g/10min的聚丙烯樹脂，通過流延和熔體拉伸得到單層PP基膜， 擠出溫度220°C，流延溫度90°C，流延膜厚30μm，梯度熱處理的順序是145°C/30min- 135 °C/30min- 125°C/30min，熱處理在鼓風烘箱中進行，拉伸溫度135°C，拉伸倍率I. 5,熱定 型溫度145°C，熱定型時間15min，得到聚丙烯微孔膜。
[0039] 對比例2
[0040] 將熔融指數為2. 5g/10min的聚丙烯樹脂，通過流延和熔體拉伸得到單層PP基膜， 擠出溫度220°C，流延溫度90°C，流延膜厚30μm，將前驅體膜在145°C的鼓風烘箱中熱處理I. 5h，拉伸溫度135°C，拉伸倍率1. 5,熱定型溫度145°C，熱定型時間15min，得到聚丙烯微 孔膜。
[0041]關於熱處理前的前驅體膜、實施例及對比例的彈性回復率試驗數據如下：
[0042]
【權利要求】
1. 一種聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於該方法包括： 步驟S1，將聚烯烴樹脂熔融擠出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烴基膜； 步驟S2,將聚烯烴基膜置於由高到低的多個溫度段環境中進行梯度熱處理； 步驟S3,將熱處理後的聚烯烴基膜在預設溫度下進行縱向拉伸，獲得具有微孔結構的 聚烯烴微孔膜； 步驟S4,在預設溫度下，對步驟3中的聚烯烴微孔膜進行熱定型處理。
2. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述步驟S1中， 將聚烯烴樹脂在180°C?260°C溫度條件下熔融擠出。
3. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述梯度熱處 理過程的溫度是在80°C?150°C範圍內且由高到低的三個溫度段，每個溫度段的熱處理時 間為2min?8h。
4. 如權利要求3所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，每個溫度段的 熱處理時間為2min?2h。
5. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述步驟S3中， 將聚烯烴基膜在l〇〇°C?150°C溫度條件下進行縱向拉伸。
6. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述步驟S4,在 100°C?150°C溫度條件下，對聚烯烴微孔膜進行熱定型處理。
7. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述步驟S3中， 縱向拉伸的拉伸倍率為0. 5?3. 0。
8. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述聚烯烴 樹脂的熔融過程中，聚丙烯的熔融指數為（1. 〇g?5. 0g)/10. Omin，聚乙烯的熔融指數為 (0? 3g ?2. 0g)/10. Omin。
9. 如權利要求1所述的聚烯烴微孔膜熔融拉伸製備方法，其特徵在於，所述步驟S4中， 所述熱定型處理的時間為3min?30min。
10. -種鋰電池隔膜，其特徵在於，所述鋰電池隔膜由權利要求1至9任一項所述的熔 融拉伸製備方法製得。
【文檔編號】H01M2/16GK104494157SQ201410712851
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月1日 優先權日:2014年12月1日
【發明者】吳術球, 肖武華, 楊雪梅, 雷彩紅 申請人:深圳市星源材質科技股份有限公司