[發明專利]一種界面聚合法制備復合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途

有效

• 申請號: 201810301217.4
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN110343279B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周建軍;滕也;李林;方芳
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;杭州中科盈鋰能源科技有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08J7/043;H01M2/16
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發明公開了一種界面聚合法制備復合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途，所述制備方法是在雙向拉伸的聚丙烯微孔膜的制備過程中在膜片一側或兩側表面通過涂布兩種能發生界面聚合反應的單體的方式引入涂層，即界面聚合產物；該界面聚合產物經在縱/橫兩個方向或僅在橫向方向上拉伸，實現所述復合聚丙烯微孔膜的制備。由于界面聚合產物的引入，所述復合聚丙烯微孔膜具有較好的耐高溫性能。采用本發明的方法簡化了復合聚丙烯微孔膜的生產工藝，提升了聚丙烯微孔膜的性能。所述復合聚丙烯微孔膜用于鋰電池中，由于界面聚合產物具有高的耐溫性能，提高聚丙烯微孔基底層的耐熱性能，以及鋰電池的循環和安全性能。

技術領域

本發明屬于微孔膜制備技術領域，具體涉及一種界面聚合法制備復合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途。

背景技術

聚烯烴微孔膜是一種高分子膜，是孔徑在5nm～1000nm之間的多孔膜，其被廣泛地應用于透氣性材料如尿不濕、醫用敷料、衣服襯料等，液體分離用材料，超濾材料，膜過濾材料，以及超級電容器和電池隔膜材料等領域中。

現有的聚烯烴微孔膜的制備方法主要有兩種，一種是熔融擠出拉伸法(干法)，一種是熱誘導相分離法(TIPS，濕法)。其中，干法拉伸工藝還可以分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。濕法制備工藝是將高沸點小分子物質作為致孔劑添加到聚烯烴中并溶于有機溶劑形成鑄片，然后降溫發生相分離，用有機溶劑萃取小分子，進行雙向拉伸后形成微孔結構。干法雙向拉伸工藝由于不需要使用溶劑、微孔膜縱橫方向強度比較高而獲得了廣泛的應用。

干法雙向拉伸工藝主要是通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進劑，形成具有高β晶含量的聚丙烯膜片，其在拉伸過程中，發生β晶向α晶的轉變，利用聚丙烯不同相態間密度的差異形成微孔結構，用于生產單層聚丙烯微孔膜。在先的研究(CN1062357A)中提出一種以高β晶型含量的聚丙烯均勻原始膜片經拉伸得到的微孔膜，所述微孔膜是采用熔融加工制備的方法在成膜用聚丙烯樹脂中加入成核劑的方法來得到具有β晶型聚丙烯的膜片。采用所述方法制備得到的膜片在作為鋰離子電池隔膜應用時，由于聚丙烯是低表面能的非極性材料，電池中的碳酸酯類極性電解液對非極性聚丙烯隔膜的浸潤性差。同時，電池裝配過程中非極性的聚丙烯隔膜與電池極片之間也容易由于極性的差別導致貼合不佳。不僅如此，所述工藝制備得到的聚丙烯隔膜耐熱性能較差，難以滿足多方面的需求。這些因素都會影響電池的容量、循環和使用性能。因此，很多研究都致力于通過表面接枝聚合或者在表面進行涂覆對聚烯烴微孔隔膜進行改性來改善電池的循環和使用性能。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種界面聚合法制備復合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途，所述制備方法是利用兩種單體的界面聚合法和拉伸工藝相結合的方法制備得到所述復合聚丙烯微孔膜。所述復合聚丙烯微孔膜用于鋰離子電池的隔膜時，具有比聚丙烯微孔基底層更好的耐熱性能。

界面聚合法是制備功能性薄膜的最常用的一種方法，其在微濾、納濾以及反滲透膜等領域有著廣泛的應用。界面聚合反應是將兩種反應活性很高的單體分別溶于兩種互不相溶的溶劑中，在溶劑界面處發生聚合反應。發明人經過大量文獻調研和實驗發現，通過在單體中引入芳環結構，調節單體的組成，能得到芳香聚酰胺、芳香聚酯等具有很好耐溫性能的界面聚合產物。由于界面聚合反應的特點是反應速率很快，容易實現規模化的連續制備。界面聚合產物的高耐溫性能和極性基團是提高聚烯烴隔膜的耐溫性能和對電解液的吸液率的有效手段，基于上述的思路，完成了本申請，即實現了制備出具有更高耐溫性能的復合聚丙烯微孔膜。

本發明的目的之二是提供一種鋰離子電池隔膜，其包括上述的復合聚丙烯微孔膜。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：

一種復合聚丙烯微孔膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(S1)向聚丙烯中加入能夠促進β晶型形成的成核劑，將混有成核劑的聚丙烯經熔融擠出，成型，得到高β晶膜片；