[發明專利]單向拉伸誘發生產微孔結構安全隔膜的方法

在審

• 申請號: 201210130952.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102683632A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 范建國
• 申請（專利權）人: 南通天豐電子新材料有限公司
• 主分類號: H01M2/18
• 分類號: H01M2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種單向拉伸誘發生產微孔結構安全隔膜的方法，屬于聚烯烴隔膜技術領域。

背景技術

聚丙烯隔膜是一種拉伸強度高、耐高溫性能良好的隔膜制品，廣泛用于工業生產，例如鋰電池隔膜。這種隔膜制品需要具有阻礙電子傳導的能力，現有技術通常是在聚丙烯材料中添加無機顆粒材料，如二氧化鈦和二氧化硅材料，在電池正常狀態下可減少電池內部漏電的能力一般，則在電池遇到高溫或外界壓力的緊急狀況下容易發生正負極短路。原因是上述無機粒子一般分布于隔膜表面，并沒有混入隔膜內部，在使用時容易脫落。

現有的聚丙烯隔膜需要形成基膜，形成基膜適用于熔融共擠出工藝。其中熔融共擠由于加熱不均勻，造成一部分聚合物先達到熔點，另一部分還沒有達到熔點，使基膜表面不平整，不均勻，在后續拉伸過程中，很難達到力學性質的平衡。另外，現有的聚丙烯隔膜親水性較低，引起隔膜制品的浸潤性較差，電解液不易浸潤，造成鋰電池質量不高。

發明內容

本發明提供一種單向拉伸誘發生產微孔結構安全隔膜的方法，提高隔膜的浸潤性，從而提高產品的安全性。

本發明是通過以下的技術方案實現的：

一種單向拉伸誘發生產微孔結構安全隔膜的方法，是通過以下的步驟實現的：

(1)將納米氧化鋁在四異丙基二鈦酸酯中進行表面預處理，具體為將所述納米氧化鋁質量的1～4％的四異丙基二鈦酸酯和聚丙烯與納米氧化鋁進行混合，在120～145℃條件下硫化20min，再在150℃條件下二次硫化3h；

(2)將預處理后的納米氧化鋁均勻混入聚合物中，加入量為聚合物質量的0.5％～2.5％，加入誘發劑，對原料進行熔融，采用流延法制成基膜，制成的基膜經70～155℃，10min～30h退火；

(3)將基膜在10～155℃、拉伸速度為0.1～30m/min，拉伸比為1～4倍的條件下進行拉伸形成微孔結構；

(4)微孔薄膜進行再拉伸，拉伸比為0.5～1.5，70～165℃定型，形成聚烯烴微孔膜產品。

所述誘發劑選用兩親性化合物，它們在成膜聚合物中具有合適的溶解度，而且具有較高的介電常數，因而具有較強的吸收電磁波的能力。這種誘發劑在電磁波的作用下，局部溫度可迅速升到聚合物熔點以上。在熔融擠出制作基膜的過程中，物料作均相或準均相，經過牽引和快速冷卻制成基膜時溶入的誘發劑是以分子水平或準分子水平分散在基膜中。當基膜經受均勻的電磁波的照射時，發熱區域的分布是均勻的，各發熱區域產生的溫升情況也較為一致，因此薄膜在拉伸過程中缺陷形成的一致性就大大提高了。

因此，在進一步的拉伸中能夠較精確地控制微孔的尺寸和微孔分布，并達到理想的孔隙率。膜中的誘發劑在拉伸和電磁波照射時吸波生熱而使膜中形成密集的缺陷，在進一步的拉伸過程中這些缺陷被拉開形成微孔。因此這些誘發劑大多是處于微孔表面的，在電磁波的作用下微孔表面附近處于熔融狀態，由于所選的誘發劑是兩親性物質，因此在微孔形成過程中誘發劑會進一步向微孔表面富集，而且會進行有序的排列。疏水性的一端與聚合物相容性較好而伸向膜的內部，被聚合物分子鏈段包埋，而親水性的一端與聚合物相容性不好，則排列在微孔的外表面，這樣就提高了微孔表面的親水性。這樣的鋰離子電池隔膜對鋰離子電池的電解液浸潤性能較好，有助于電解液的浸入和強化了離子導電性。

所述步驟(2)中熔融溫度為190～270℃。

所述步驟(3)中拉伸具體為：首先在10～100℃，拉伸比為1～3倍，電磁波輻照的條件下進行冷拉伸，使串晶結構破裂，形成微小銀紋缺陷為止；然后在100～155℃，拉伸比為1～3倍的條件下進一步拉伸形成微孔結構。

所述步驟(3)中的微孔結構的微孔為10nm～30nm。

本發明的有益效果為：隔膜浸潤性高，安全性高。無機粒子不易脫落，增強隔膜的穩定性，增強隔膜產品的力學性能，生產成本降低。

具體實施方式

以下結合實施例，對本發明做進一步說明。

實施例1

采用100Kg聚丙烯作為原料。

(1)取納米氧化鋁1Kg，取25g四異丙基二鈦酸酯加入上述納米氧化鋁中，攪拌混合，放入加熱釜，控制溫度在120～145℃之間，硫化20min，再在控制溫度為150℃條件下二次硫化3h；

(2)取上述預處理后的納米氧化鋁0.8Kg均勻混入完全100Kg聚丙烯中，加入誘導劑后，對上述混合原料進行熔融，熔融溫度為190～270℃，采用雙向拉伸法制成基膜，制成的基膜經控制溫度在70～155℃，10min～30h進行退火；