[發明專利]一種聚烯烴微孔膜的制備方法、聚烯烴微孔膜及其應用

有效

• 申請號: 201310395040.6
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103465476A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 于長溥;王哲;曹志鋒;張羽標;涂婷
• 申請（專利權）人: 深圳中興創新材料技術有限公司
• 主分類號: B29C69/02
• 分類號: B29C69/02;B29C35/16;B29C55/00;H01M2/16
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 羅瑤;彭家恩

技術領域

本申請涉及聚烯烴材料領域，特別是涉及一種聚烯烴微孔膜的制備方法，以及由該方法制備的聚烯烴微孔膜，以及該聚烯烴微孔膜的應用。

背景技術

聚烯烴微孔膜被廣泛用于電池隔膜、過濾膜、醫用膜等領域。制備均勻性好的微孔膜是生產過程中的難點。特別是當這些微孔膜被用作電池隔膜時，均勻性的重要性更為突顯。電池隔膜的均勻性一方面影響每個電池單體之間的一致性，另一方面也影響每個電池內部正負極之間充放電的一致性。這些都會電池的合格率、安全性和壽命造成不良影響。

目前，聚烯烴微孔膜的制造方法有濕法和干法兩種：其中濕法過程需要使用大量有機稀釋劑，設備復雜，成本高，易造成環境污染；干法相對設備簡單，成本低，無環境污染問題。干法主要分為干法單拉和干法雙拉技術。干法雙拉技術是中國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發出的具有自主知識產權的工藝，具體可參考專利文獻CN1062357。干法單向拉伸工藝是通過生產硬彈性纖維的方法，制備高取向聚烯烴基膜，在高溫退火獲得高結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷，然后高溫下使缺陷拉開，形成微孔。該工藝經過幾十年的發展在美國、日本已經非常成熟，現在美國Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復合膜。

干法單拉制備鋰電池隔膜的工藝中，流延基膜的牽伸以及冷卻的過程非常關鍵，快速地牽伸并降到合適的溫度，穩定地貼輥才能更好地調控結晶形成過程，保證均勻性。熔體貼近流延輥冷卻的過程中，流延輥的高速運動會在熔體和輥之間形成空氣層，空氣的波動導致熔體冷卻不均勻，產生波浪紋，嚴重影響到產品的均一性、品質以及應用。目前，為避免上述問題，研發人員主要使用正壓風刀，負壓風刀以及壓邊裝置對熔體進行輔助貼輥，但是這一輔助手段并不能完全解決這種波動帶來的隔膜的不均勻性。因此，有必要對聚烯烴微孔膜的制備方法進行深入研究和改進，可更有效的減少或避免制備過程中在流延冷卻中由于空氣的波動導致的熔體冷卻不均勻，從而制備得到更高品質聚烯烴微孔膜。

發明內容

本申請的目的是提供一種改進的能夠制備出均一性好的聚烯烴微孔膜的制備方法，以及由該方法所制備的聚烯烴微孔膜及該聚烯烴微孔膜的應用。

為實現上述目的，本申請采用了以下技術方案：

本申請公開了一種聚烯烴微孔膜的制備方法，該制備方法包括將聚烯烴材料熔融形成聚烯烴熔體，再將聚烯烴熔體擠出、流延，牽伸成聚烯烴基膜，該基膜后經退火和拉伸加工即可得到聚烯烴微孔膜。其中，在牽伸成聚烯烴基膜的過程中采用霧面激冷輥將聚烯烴熔體流延牽伸冷卻成聚烯烴基膜，其霧面激冷輥的表面粗糙度（即Ra值）為0.04～2μm，霧面激冷輥的直徑為200～2000mm。

優選的，上述霧面激冷輥的Ra值為0.08～1μm，直徑為300～1000mm。

在上述牽伸冷卻成聚烯烴基膜的過程中，具體可采用溫度為10～100℃的霧面激冷輥在10～200m/min速度下快速將聚烯烴熔體牽伸冷卻成基膜，熔體到輥面距離為2～200mm。

進一步優選采用溫度為65～95℃的霧面激冷輥在15～100m/min速度下快速將聚烯烴熔體牽伸冷卻成基膜，熔體到輥面距離為5～100mm。

在本申請的制備方法中，采用的聚烯烴可采用聚丙烯或聚乙烯。

優選的，聚丙烯為等規聚丙烯，等規度大于96%，其熔融指數為0.5～10g/10min。聚丙烯可以用一種聚丙烯，也可以使用兩種或者以上的聚丙烯熔融共混。

優選的，聚乙烯為高密度聚乙烯，熔融指數為0.1～10g/10min。上述聚乙烯可以用一種聚乙烯，也可以使用兩種或者以上的聚乙烯熔融共混。

在本申請的制備方法中，聚烯烴熔體的溫度為150-240℃。需要說明的是，該聚烯烴熔體的溫度即聚烯烴熔體離開口膜的溫度。

聚烯烴熔體具體可采用熔體溫度為180～240℃的聚丙烯熔體或熔體溫度為150～240℃的聚乙烯熔體。該聚烯烴熔體擠出可以使用單層擠出也可以使用多層共擠技術。

在本申請的制備方法中，該聚烯烴基膜的厚度為7-40μm。

具體的，當聚烯烴為聚丙烯時，則制備得到的聚丙烯基膜在90～155℃下退火0.1小時～20小時后彈性回復率＞85%。

當聚烯烴為聚乙烯時，則制備得到的聚乙烯基膜在90～130℃下退火0.1小時～20小時后彈性回復率＞70%。