[发明专利]三层复合结构聚丙烯微孔膜及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于微孔膜技术领域，具体涉及一种三层复合结构聚丙烯微孔膜及其制备方法。

背景技术

微孔膜是一种用途十分广泛的过滤介质，根据微孔膜孔径的不同可用于气体分离、反渗透、纳滤、超滤和微滤等。聚烯烃微孔膜由于其低廉的价格、优良的机械性能和耐化学腐蚀性，广泛的应用于电容器隔膜、电池隔膜以及各种分离膜。在公知的技术中，现有的聚烯烃微孔膜的制备方法主要有熔融拉伸法和热致相分离法。熔融拉伸法包括熔融聚合物，挤出成膜，退火增加片晶含量和尺寸，精确的拉伸使其形成致密有序的微孔结构。热致相分离法是将高沸点的烃类液体或低分子量的物质与聚烯烃树脂混合，在挤出机中加热熔融，经挤出铸片，降温发生相分离，对片材进行纵向或双向拉伸，最后用易挥发的溶剂萃取成孔剂，制备出含有相互贯通的微孔结构的膜材料。

公开号为CN1034375A和CN1062357A的专利文献分别公开了两种聚丙烯微孔膜及其制备方法，这两种聚丙烯微孔膜均是利用β晶型聚丙烯通过拉伸发生晶型转变导致形成大量微孔而制得。这两种聚丙烯微孔膜虽然孔隙率高、透过性好，但是其用于电池隔膜时安全性较差，主要表现为：由于聚丙烯的熔点较高，因此其微孔融化闭孔的温度较高，当电池发生异常反应导致温度异常升高时，聚丙烯微孔膜不能及时融化闭孔而终止电池反应，从而无法保证电池的安全性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三层复合结构聚丙烯微孔膜及其制备方法，该三层复合结构聚丙烯微孔膜除孔隙率高、透过性好和机械强度高外，还同时兼具高的熔断温度和低的闭孔温度，用于电池隔膜时安全性高。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种三层复合结构聚丙烯微孔膜，该三层复合结构聚丙烯微孔膜为A/B/C三层结构，A/B/C三层结构的原料组成为：面层A和面层C的原料为β晶型均聚聚丙烯，芯层B的原料为β晶型共聚聚丙烯；或者，面层A和面层C的原料为β晶型共聚聚丙烯，芯层B的原料为β晶型均聚聚丙烯。

所述β晶型均聚聚丙烯中β晶型含量（即K值）通常在50%以上，优选为70%以上；所述β晶型共聚聚丙烯中β晶型含量通常在50%以上，优选为70%以上。

所述β晶型均聚聚丙烯由0.0001%~5%重量的β晶型成核剂Ⅰ、0.001%~5%重量的β晶型成核剂Ⅱ和90%~99.9989%重量的均聚聚丙烯组成，可以是三者的混合物，也可以是三者混合挤出造粒得到的母粒。

所述β晶型共聚聚丙烯由0.0001%~5%重量的β晶型成核剂Ⅰ、0.001%~5%重量的β晶型成核剂Ⅱ和90%~99.9989%重量的共聚聚丙烯组成，可以是三者的混合物，也可以是三者混合挤出造粒得到的母粒。

所述面层A和面层C的原料组成相同或不同。

所述β晶型成核剂Ⅰ为芳香酰胺类、有机酸及其盐类、稀土类或稠环芳烃类成核剂，如苯二甲酸或分子式为C_nH_2n(COOH)₂的脂肪族二元酸，n=1~10；所述β晶型成核剂Ⅱ为碱土金属化合物，如碱土金属氧化物、碳酸盐、硬脂酸盐或氢氧化物等；所述共聚聚丙烯为二元共聚聚丙烯或三元共聚聚丙烯，如乙丙共聚、丙丁共聚、丙己共聚、乙丙丁三元共聚等。

所述β晶型均聚聚丙烯为成膜用聚丙烯，β晶型均聚聚丙烯的熔融指数为1~15，β晶型均聚聚丙烯的结晶度在50%以上，所述β晶型共聚聚丙烯为成膜用聚丙烯，β晶型共聚聚丙烯的熔融指数为5~20，β晶型共聚聚丙烯的结晶度在40%以上，所述β晶型共聚聚丙烯的熔点比β晶型均聚聚丙烯的熔点低20~30℃。

本发明还公开了所述三层复合结构聚丙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将所述β晶型均聚聚丙烯和β晶型共聚聚丙烯分别熔融混炼后经三层复合模头共挤出，挤出熔膜冷却后得到三层复合β晶型聚丙烯膜片；

2）将步骤1）得到的三层复合β晶型聚丙烯膜片拉伸，得到三层复合结构聚丙烯微孔膜。

作为优选的工艺参数，所述步骤1）中，熔融混炼温度为200~240℃，挤出熔膜的牵引速度为1~20米/分钟，牵引比为4~20:1，挤出熔膜的冷却温度为100~135℃，冷却时间为1~10分钟。

作为优选的工艺参数，所述步骤2）中，拉伸方法为双轴分步拉伸或双轴同步拉伸；双轴分步拉伸时，拉伸温度为80~135℃，拉伸倍率为3~8倍，拉伸速率为10~500毫米/分钟；双轴同步拉伸时，拉伸温度为100~130℃，拉伸倍率为3~8倍，拉伸速率为10~100毫米/分钟。