[发明专利]聚烯烃复合微孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃复合微孔膜。

背景技术

目前，用于锂离子电池隔膜的聚烯烃三层复合微孔膜主要是聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合的微孔膜，具有较好的安全性能。当温度达到110-130℃时，隔膜中的中间聚乙烯层会发生闭孔，将微孔堵塞，使电池发生断路，抑制了电池中热量的持续生成。由于惯性作用，电池中的温度不会马上停止升高，而是会有十几度左右的缓冲，在这一时间内微孔膜中的聚丙烯层仍具有足够的力学强度，防止由于隔膜发生坍塌或熔断导致的电池的正负极直接接触发生短路而产生爆炸。随着锂离子电池技术的不断发展和广泛应用，对电池隔膜所用高分子聚烯烃多层复合微孔膜的技术要求也越来越高。在公知技术中，现有的聚烯烃多层复合微孔膜主要是聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合的微孔膜，其制备方法中一种是通过将吹塑挤出得到的聚丙烯、聚乙烯无孔基膜分别退火，再通过热熔压合的方式复合，进而单向拉伸制成聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合微孔膜，但是热熔压合的复合方式要先将聚乙烯基膜熔融，因此对聚乙烯基膜的物理性能及片晶结构产生破坏，会产生孔隙不均、破膜等现象，进而影响复合微孔膜的使用安全性。另一种复合工艺采用多层共挤，即将聚乙烯和聚丙烯原料通过两个或多个挤出机及共挤模头吹塑或流延形成聚烯烃三层或多层复合基膜，再通过退火和拉伸基膜制成聚烯烃三层或多层复合微孔膜。但是，这种复合方式由于聚丙烯和聚乙烯退火及拉伸工艺要求差异较大，工艺控制难度大，且设备构成繁复，设备投资较大，技术要求也比较高。

发明内容

本发明用于克服现有技术的缺陷、提供一种不破坏基膜、安全性能好、操作简单、设备投资小、制作过程不堵塞膜孔、孔隙率高、且孔隙率容易控制的聚烯烃复合微孔膜及其制备方法。

解决上述问题所采用的技术方案是：

一种聚烯烃复合微孔膜，它采用聚乙烯和聚丙烯为原料制成聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合微孔膜，其中，聚乙烯内融有低熔点物质；所述低熔点物质是熔点为80～120℃的低分子量聚乙烯、聚丙烯或其接枝、嵌段共聚物中的至少一种和马来酸酐的混合物，所述低熔点物质的添加质量百分比为聚乙烯的0.01～5.00％。

上述聚烯烃复合微孔膜，所述复合微孔膜由两层以上聚丙烯层及其相邻隔层夹连聚乙烯层组成。

一种制备上述聚烯烃复合微孔膜的方法，它采用如下工艺步骤：

a、单层聚丙烯、聚乙稀微孔膜的制备，将原料聚丙烯及含低熔点物质的聚乙烯分别加热熔融，其中，聚丙烯的热熔温度为190～270℃，聚乙烯的热熔温度为160～270℃；通过T型流延模头挤出，模头的模口开隙为0.5～5.0mm，牵伸速度为50～200米/分钟，经退火、拉伸制成单层聚丙烯微孔膜基膜和单层聚乙烯微孔膜基膜；

b、复合，将每两层聚丙烯微孔膜中间夹连融有低熔点物质的聚乙烯微孔膜，在温度为80～120℃条件下，恒温1～30分钟，在0.1～6.0Kg压力下复合，制成复合的聚烯烃微孔膜。

上述聚烯烃复合微孔膜的制备方法，所述单层聚丙烯微孔膜采用干法工艺生产。

上述聚烯烃复合微孔膜的制备方法，所述单层聚乙烯微孔膜采用干法工艺生产。

本发明有效解决了现有基膜热熔压合复合工艺在拉伸过程中产生的孔隙不均、破膜、复合工艺繁复的问题，其制作工艺具有不破坏基膜、安全性能好、操作简单、设备投资小、制作过程不堵塞膜孔、孔隙率高、孔隙率容易控制等优点，适于制作透气性材料、超滤、膜过滤、超级电容器和电池隔膜等所用的聚烯烃微孔膜。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

将两层厚度均为9μm的聚丙烯微孔膜和一层厚度为7μm的融有低熔点物质的聚乙烯微孔膜叠加在一起，使融有低熔点物质的聚乙烯微孔膜夹在两层聚丙烯微孔膜中间，添加的低熔点物质为聚乙烯蜡和马来酸酐的混合物(质量比为3∶1)，添加量为聚乙烯质量的1.2％。在烘箱内恒温6分钟，烘箱温度为105℃。利用辊筒在1.5kg压力下复合制成聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合的聚烯烃微孔膜。其性能见下表1。

实施例2

将两层厚度均为12μm的聚丙烯微孔膜和一层厚度为8μm的融有低熔点物质的聚乙烯微孔膜叠加在一起，使融有低熔点物质的聚乙烯微孔膜夹在两层聚丙烯微孔膜中间，添加的低熔点物质为聚乙烯蜡和马来酸酐的混合物(质量比为4∶1)，添加量为1.5％，在烘箱内恒温8分钟，烘箱温度为107℃。利用辊筒在1.8kg压力下复合制成聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合的聚烯烃微孔膜。其性能见下表1。

实施例3