[發明專利]一種超細超短異截面聚丙烯纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202011325803.6
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112553710A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 占海華;許志強;李順希;王勇;黃芽;高占嶺
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院;凱泰特種纖維科技有限公司;紹興中紡科技有限公司
• 主分類號: D01F8/14
• 分類號: D01F8/14;D01F8/06;D01F11/04;D01D5/253;D01D5/12;D01D10/02;H01M50/417;H01M50/44;H01M10/052
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 仵君粉

本申請提供一種超細超短異截面聚丙烯纖維及其制備方法，屬于紡織技術領域。采用A組分、B組分復合紡絲制得，所述A組分為馬來酸酐接枝熔融指數≥25g/10min的聚丙烯形成的聚合物，馬來酸酐的質量分數為5?20%，B組分為堿易溶性聚酯聚合物，A組分以島嶼形式包埋于B組分中，首先制得島嶼型復合長絲，再經后道切斷、堿減量得到的超細超短異截面聚丙烯纖維。將本申請得到的超細超短異截面聚丙烯纖維應用于鋰電池隔膜，具有親水性與滲透性好、孔隙率與保液率高、吸收電解液速度快等優點。

技術領域

本申請涉及一種超細超短異截面聚丙烯纖維及其制備方法，屬于紡織技術領域。

背景技術

全球變暖給人類帶來的毀滅性威脅已不再存有疑義了，世界各國或多或少都同意減少各自的二氧化碳溫室氣體排放量。目前，全世界二氧化碳的排放量已超過200億噸，除了工業用能源是最大的二氧化碳來源外，世界很多國家，包括美國、中國，汽車尾氣排放已成為二氧化碳最大的來源。而對于中國來說，汽車尾氣由于其排放帶來的空氣污染，已經成為許多大城市的主要污染源。因此，大力推廣新能源汽車，減少甚至杜絕汽車尾氣排放，是最終解決溫室效應與空氣污染的最有效方法。

新能源汽車主要由電池驅動系統、電機系統、電控系統及類似傳統汽車上的底盤之類的系統組成。其中關鍵技術就是電池技術。正極材料、負極材料、電池隔膜、電解液是鋰電池最重要的四項原材料，而鋰電池隔膜是關鍵的內層組件之一，是技術壁壘最高的高附加值材料，約占電池成本的1/3。其功能主要在于將狹小空間內的電池正、負極板分隔開來，防止兩極接觸造成短路，同時在充放電過程中為鋰離子提供路徑通道。隔膜性能的優劣決定了鋰電池的綜合性能。

目前，PP纖維單絲最細可至0.7dt，直徑約為11μm，這一品種具有很高的技術難度，國內只有少數幾個廠家實現了產業化生產。而電池隔膜對PP的纖維直徑提出了更高的要求，特別是高端鋰電池隔膜，由于其對更薄、更密的追求，要求纖維直徑要≤8μm，這意味著纖維單絲纖度≤0.55dtex。要實現這一細度，不僅要對現有的紡絲技術做出大幅度的調整，更重要的是要開發適宜于紡絲的新型原料和特殊的紡絲技術。另外，對于高檔鋰電池隔膜所要求的諸如：親水性和滲透性要好、孔隙率和保液率要高、吸收電解液的速度快等，現有市場上的產品不能滿足此要求。

針對上述現有技術的不足，因此提出本申請。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種超細超短異截面聚丙烯纖維，該超細超細異截面聚丙烯纖維，長度≤5mm、單絲纖密度在0.2dtex～0.5dtex之間的不同形狀不同纖密度的異截面超細聚丙烯纖維，可用于高檔鋰電池隔膜用。

一種超細超短異截面聚丙烯纖維，首先由A組分、B組分復合制得長絲，再經后處理得到，所述A組分為馬來酸酐接枝熔融指數≥25g/10min的聚丙烯形成的聚合物，馬來酸酐的質量分數為5-20％，B組分為堿易溶性聚酯聚合物，A組分以島嶼形式包埋于B組分中得到復合長絲，再經切斷堿減量得到。

本方案中，A組份為熔融指數為≥25g/10min的聚丙烯添加質量分數≤20％的馬來酸酐進行接枝(在引發劑的作用下)，形成改性聚丙烯，B組分為改性聚酯聚合物，采用堿易溶性聚合物。馬來酸酐接枝聚丙烯的添加不但改善了A組份的力學性能，同時使A組份與B組份的界面結合力提高，從而增加了紡絲的可紡性及復合絲的強度，減少了復合絲后續拉伸過程中的斷頭及毛絲的產生率。

進一步的，作為優選：

所述B組分中，作為島嶼形式存在的A組分的數量為1-24個，A組份以島嶼形式被包埋在B組份中。

所述A組分的截面形狀為圓形、三角形、三葉形、十字形、五角形、五葉形等不同截面中的任一種或多種的組合。

異截面復合長絲總纖度為83dtex～333dtex，孔數為24-48f，強度為2.5cN/dtex～3.5cN/dtex，斷裂伸長率為33％～55％。