[发明专利]多孔聚烯烃薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多级孔结构聚烯烃膜及其制备方法。先将水溶性有机致孔剂和无机致孔剂混合均匀制备多级复合致孔材料；然后在于聚烯烃熔融共混挤出，成型得到复合聚烯烃薄片；进行水浴浸渍双向拉伸处理，在拉伸过程中去除致孔剂，得到所述多孔聚烯烃薄膜。本发明以聚烯烃材料为基材，通过多相致孔工艺，得到表面具有微纳米多级孔结构的聚烯烃膜材料。采用水浴浸渍双向拉伸处理，在水中浸渍萃取的过程中，进行双向拉伸处理，更有助于水溶性有机致孔剂与无机致孔剂的浸出，实现多相致孔，得到多级孔结构聚烯烃膜材料。具有制备工艺简单、多孔结构可调性高、适合产业化的特点，可以广泛应用于医用防护领域、能源电池隔膜领域。

技术领域

本发明涉及多孔膜技术领域，尤其涉及一种多孔聚烯烃薄膜及其制备方法。

背景技术

多孔聚烯烃膜由于其优异的机械性能和化学稳定性，被广泛的应用于电池隔膜、分离膜、医用防护材料等。现有的制备聚烯烃多孔膜的方法，根据成孔原理的不同，主要可以分为湿法拉伸工艺膜和干法拉伸工艺膜。其中，干法拉伸工艺还可以分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。湿法制备工艺是将高沸点小分子物质作为致孔剂添加到聚烯烃中并溶于有机溶剂形成铸片，然后降温发生相分离，用有机溶剂萃取小分子，进行双向拉伸后形成微孔结构。以聚乙烯微孔膜为例，在聚乙烯微孔膜制备过程中，将高沸点的石蜡作为致孔剂添加到聚乙烯中高温形成均一的熔体挤出，然后在降温过程中聚乙烯结晶发生相分离，然后双向拉伸、溶剂萃取和横向展幅拉伸及定型之后，得到单层或多层的聚乙烯微孔膜。

日本特开昭58-197659号公报公开了一种制造多孔聚乙烯薄膜的制备方法。在聚乙烯中添加增塑剂DOP和硅酸颗粒，进行熔融共混，通过技术及挤出成膜，并萃取出增塑剂和硅酸颗粒，即制备得到多孔聚乙烯膜材料。该方案具有制备工艺简单、适合工业化生产的优点。但在致孔过程中采用了萃取的湿法成膜，具有一定的污染性；此外该方案在聚乙烯中添加致孔材料硅酸颗粒和增塑剂DOP，增塑剂DOP会增加致孔材料与基材的相容性，影响硅酸颗粒在聚乙烯膜材料中的致孔效果。

专利申请号CN201110152035.3，公开了一种聚乳酸透气膜的制备工艺，即将PLA、碳酸钙、其他助剂按照一定的比例进行熔融共混、造粒，然后将上述粒料进行制膜、拉伸，即制备得到一种聚乳酸透气膜，制备得到的聚乳酸透气膜具有可再生性环保的优点。其不足之处在于在所制备得到多孔膜材料的大小受碳酸钙的尺寸限制，制备得到的孔径偏大。

有鉴于此，有必要设计一种改进的多孔聚烯烃薄膜的制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔聚烯烃薄膜及其制备方法，通过多相致孔工艺，得到一种表面具有微纳米多级孔结构的聚烯烃膜材料。具有制备工艺简单、多孔结构可调性高、适合产业化的特点，可以广泛应用于医用防护领域、能源电池隔膜领域。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种多孔聚烯烃薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1.将水溶性有机致孔剂和无机致孔剂按质量比(40％:60％)～(60％:40％)混合均匀，得到多级复合致孔材料，所述有机致孔剂在200℃下的粘度为300～3000厘泊；

S2.将步骤S1得到的所述多级复合致孔材料与聚烯烃按质量比(2％:98％)～(30％:70％)在双螺杆挤出机中熔融共混挤出，成型，得到复合聚烯烃薄片；

S3.将步骤S2得到的所述复合聚烯烃薄片进行水浴浸渍双向拉伸处理，在拉伸过程中去除致孔剂，得到所述多孔聚烯烃薄膜。

作为本发明的进一步改进，所述多孔聚烯烃薄膜包括尺寸范围为2～5μm和0.05～1μm的多级孔结构。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述水溶性有机致孔剂包括但不限于为聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、聚乙二醇中的一种或多种；所述无机致孔剂包括但不限于为碳酸钙、滑石粉、二氧化硅中的一种或多种。