[發明專利]多孔聚烯烴薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110007259.9
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112812340B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉開宇;王棟;朱志敏;趙青華;閔蓉
• 申請（專利權）人: 湖北拓盈新材料有限公司;武漢紡織大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J9/26;C08L23/06;H01M50/403;H01M50/417;B29C55/16
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 胡婷婷

本發明提供了一種多級孔結構聚烯烴膜及其制備方法。先將水溶性有機致孔劑和無機致孔劑混合均勻制備多級復合致孔材料；然后在于聚烯烴熔融共混擠出，成型得到復合聚烯烴薄片；進行水浴浸漬雙向拉伸處理，在拉伸過程中去除致孔劑，得到所述多孔聚烯烴薄膜。本發明以聚烯烴材料為基材，通過多相致孔工藝，得到表面具有微納米多級孔結構的聚烯烴膜材料。采用水浴浸漬雙向拉伸處理，在水中浸漬萃取的過程中，進行雙向拉伸處理，更有助于水溶性有機致孔劑與無機致孔劑的浸出，實現多相致孔，得到多級孔結構聚烯烴膜材料。具有制備工藝簡單、多孔結構可調性高、適合產業化的特點，可以廣泛應用于醫用防護領域、能源電池隔膜領域。

技術領域

本發明涉及多孔膜技術領域，尤其涉及一種多孔聚烯烴薄膜及其制備方法。

背景技術

多孔聚烯烴膜由于其優異的機械性能和化學穩定性，被廣泛的應用于電池隔膜、分離膜、醫用防護材料等。現有的制備聚烯烴多孔膜的方法，根據成孔原理的不同，主要可以分為濕法拉伸工藝膜和干法拉伸工藝膜。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。以聚乙烯微孔膜為例，在聚乙烯微孔膜制備過程中，將高沸點的石蠟作為致孔劑添加到聚乙烯中高溫形成均一的熔體擠出，然后在降溫過程中聚乙烯結晶發生相分離，然后雙向拉伸、溶劑萃取和橫向展幅拉伸及定型之后，得到單層或多層的聚乙烯微孔膜。

日本特開昭58-197659號公報公開了一種制造多孔聚乙烯薄膜的制備方法。在聚乙烯中添加增塑劑DOP和硅酸顆粒，進行熔融共混，通過技術及擠出成膜，并萃取出增塑劑和硅酸顆粒，即制備得到多孔聚乙烯膜材料。該方案具有制備工藝簡單、適合工業化生產的優點。但在致孔過程中采用了萃取的濕法成膜，具有一定的污染性；此外該方案在聚乙烯中添加致孔材料硅酸顆粒和增塑劑DOP，增塑劑DOP會增加致孔材料與基材的相容性，影響硅酸顆粒在聚乙烯膜材料中的致孔效果。

專利申請號CN201110152035.3，公開了一種聚乳酸透氣膜的制備工藝，即將PLA、碳酸鈣、其他助劑按照一定的比例進行熔融共混、造粒，然后將上述粒料進行制膜、拉伸，即制備得到一種聚乳酸透氣膜，制備得到的聚乳酸透氣膜具有可再生性環保的優點。其不足之處在于在所制備得到多孔膜材料的大小受碳酸鈣的尺寸限制，制備得到的孔徑偏大。

有鑒于此，有必要設計一種改進的多孔聚烯烴薄膜的制備方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多孔聚烯烴薄膜及其制備方法，通過多相致孔工藝，得到一種表面具有微納米多級孔結構的聚烯烴膜材料。具有制備工藝簡單、多孔結構可調性高、適合產業化的特點，可以廣泛應用于醫用防護領域、能源電池隔膜領域。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種多孔聚烯烴薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1.將水溶性有機致孔劑和無機致孔劑按質量比(40％:60％)～(60％:40％)混合均勻，得到多級復合致孔材料，所述有機致孔劑在200℃下的粘度為300～3000厘泊；

S2.將步驟S1得到的所述多級復合致孔材料與聚烯烴按質量比(2％:98％)～(30％:70％)在雙螺桿擠出機中熔融共混擠出，成型，得到復合聚烯烴薄片；

S3.將步驟S2得到的所述復合聚烯烴薄片進行水浴浸漬雙向拉伸處理，在拉伸過程中去除致孔劑，得到所述多孔聚烯烴薄膜。

作為本發明的進一步改進，所述多孔聚烯烴薄膜包括尺寸范圍為2～5μm和0.05～1μm的多級孔結構。

作為本發明的進一步改進，在步驟S1中，所述水溶性有機致孔劑包括但不限于為聚乙烯吡咯烷酮、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、聚乙二醇中的一種或多種；所述無機致孔劑包括但不限于為碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅中的一種或多種。