[发明专利]一种纳米无机粒子共混改性聚丙烯微孔膜的制备方法

说明书

本发明属于聚合物功能薄膜及其制备领域，特别涉及一种纳米无机粒子共混改性聚丙烯微孔膜的制备方法。通过熔融接枝制备大分子偶联剂，将聚丙烯与大分子偶联剂以及纳米无机粒子共混造粒后流延制得基膜，再经退火、冷拉和热拉等工艺制成微孔膜。根据本发明制备的纳米无机粒子共混改性聚丙烯微孔膜，透气性、极性以及耐热性能得到提高，与此同时拉伸强度也得到一定改善。

技术领域

本发明属于聚合物功能薄膜及其制备领域，特别涉及一种纳米无机粒子共混改性聚丙烯微孔膜的制备方法。

背景技术

由于高效储能和优良的循环性能，锂电池在笔记本电脑、移动电话、电动汽车以及混合动力电动汽车中得到了广泛应用。锂离子电池由四部分组成：阳极、阴极、电解液和隔膜。虽然隔膜不参与电池内的电化学反应，但它扮演着两个角色：分离的阴极和阳极，以防止内部短路，同时允许离子通过微孔结构进行传导。

目前市售的锂电池隔膜主要是以聚乙稀和聚丙烯为材料的聚烯径微孔膜，其中聚丙烯微孔膜的制备一般以单向拉伸法为主，其价格低廉，环境友好，并且具有较高的机械性能。通常聚丙烯的共混改性可以通过在其中加入无机刚性粒子等实现，同时为了促进无机粒子的分散，还需要加入一定的偶联剂，但是普通小分子偶联剂由于在分子结构上与PP基体存在明显的不同，会影响基膜的取向片晶结构，从而影响基膜的力学性能及成孔性能，进而直接决定着微孔膜后续的使用性能，这也是微孔膜相比于其他聚合物材料制备的明显不同之处。

发明内容

针对以上技术问题，本专利很大程度上避免了偶联剂对基材PP取向片晶结构的影响，提供了一种纳米无机粒子共混改性聚丙烯微孔膜的制备方法：

(1)将α-甲基苯乙烯(AMS)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)以及γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)在溶剂条件下进行共聚合反应，对所得的共聚产物进行沉淀干燥处理，得到大分子引发剂PAGK，

(2)将步骤(1)中制得的大分子引发剂PAGK与聚丙烯通过双螺杆挤出机进行熔融接枝反应，得到接枝物PP-g-PAGK，产物干燥后待用，即为大分子偶联剂，

(3)将步骤(2)中制得的大分子偶联剂PP-g-PAGK、纳米无机粒子和基体聚丙烯采用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，产物干燥待用，

(4)将步骤(3)中制得的共混粒子采用流延机制备具有取向片晶结构的基膜，对基膜进行包括退火、冷拉、热拉工艺制得微孔膜；

上述制备方法的具体操作为：

(1)制备大分子引发剂PAGK

将引发剂、α-甲基苯乙烯(AMS)，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)以及溶剂加入到反应容器中形成溶液，通入N₂除氧30min后，在65℃条件下反应24h，反应结束后，用大量甲醇沉淀，所得的沉淀物干燥后得到固体状共聚物，即为大分子引发剂PAGK，

其中，溶剂为二甲苯，

该共聚物中AMS链段会在160℃左右发生断链形成大分子自由基，从而引发对步骤(2)中聚丙烯的接枝，所以是一种大分子引发剂，具有引发效果；

(2)制备大分子偶联剂PP-g-PAGK

将步骤(1)中制得的大分子引发剂PAGK与聚丙烯通过双螺杆挤出机进行熔融接枝反应，造粒后干燥待用，得到大分子偶联剂PP-g-PAGK；

(3)制备共混改性粒子

将步骤(2)中制得的大分子偶联剂PP-g-PAGK、纳米无机粒子和基体聚丙烯采用双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，干燥，

其中，纳米无机粒子为表面带羟基的纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或纳米三氧化二铝；