[发明专利]聚四氟乙烯微孔膜、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种聚四氟乙烯微孔膜、制备方法及其应用：通过膨化拉伸工艺制备，微孔膜包括聚四氟乙烯和组分A，所述组分A与聚四氟乙烯具有分子水平的相容性，聚四氟乙烯的熔点比所述组分A的熔点高至少50℃，有明显的差别，在聚四氟乙烯微孔膜制备过程中，组分A与聚四氟乙烯从相容分散到相互糅合、压延成片状基膜，继而被热拉伸、热处理和冷却成膜，在成膜过程中，由于工艺温度高于组分A的熔点但低于聚四氟乙烯的熔点，因此组分A被熔融，且在聚四氟乙烯纤维的表面和结点处实现成纤、聚集与铺展，冷却后能够形成部分包裹聚四氟乙烯纤维的壳层，能提高聚四氟乙烯微孔膜的结构强度及挺度，该膜可作为过滤膜、电池隔膜或电池隔膜功能控制层载体。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯微孔膜、制备方法及其应用。

背景技术

聚四氟乙烯材料性能优异，如能耐高低温度、耐强腐蚀性、耐强氧化性，还具有良好的耐候性及生理惰性，因此由聚四氟乙烯制备的微孔膜可以应用在许多重要的场合，推动着各个领域的发展，如过滤、电池隔膜等。

聚四氟乙烯微孔膜的制备方法常见的有烧结法、填料溶出法和膨化拉伸法，其中工业化应用最多的是膨化拉伸法，该法所制成的膜有平板和管状两种形式，常见的是平板形式。

聚四氟乙烯微孔膜具有诸多的优点，但同时也有材料本体带来的一些不足，例如膜柔软、具有冷流性(蠕变)，表现为膜的延伸率大、宏观尺寸稳定性差和挺度低，这种缺陷已经明显限制了聚四氟乙烯微孔膜材料优势的发挥，例如在电化学隔膜应用领域，聚四氟乙烯微孔膜作为隔膜或者隔膜功能控制层载体时，由于挺度和结构强度低限制了膜堆组装自动化程度的提高，由于延伸率大在使用过程中会不断放大隔膜两侧电解液流道尺寸的差距，更为严重的是由于宏观尺寸稳定性差致使涂装的功能控制层产生缺陷而使隔膜失效。凡此种种，使聚四氟乙烯膜的耐高低温度、耐强腐蚀性、耐酸碱、抗氧化这些突出的材料性能无法在电化学领域得到充分地发挥。

聚四氟乙烯微孔膜冷流性的改善，已经发明了多种工艺方法，主要集中在微孔膜成膜后的热处理，经过热处理的膜稳定性有所提高，产生了比较积极的作用，但是冗长的工艺过程使得生产设备大幅增加、高的处理温度和高的控制精度也使后处理成本大幅上升，而产品的稳定性受限于工艺过程实现的不确定性，产品质量有待提高。

鉴于此，如何开发一种具有中等孔隙率、高结构强度、高挺度、高尺寸稳定性和小孔径特点的聚四氟乙烯微孔膜，以克服现有聚四氟乙烯微孔膜的缺陷，成为业内亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于揭示一种聚四氟乙烯微孔膜、制备方法及其应用，通过改进聚四氟乙烯微孔膜的组分，制备出中等孔隙率、高结构强度、高挺度、高尺寸稳定性和小孔径特点的聚四氟乙烯微孔膜。

为实现上述第一个发明目的，本发明提供了一种聚四氟乙烯微孔膜：通过膨化拉伸工艺制备，微孔膜包括聚四氟乙烯和组分A，所述组分A与聚四氟乙烯具有分子水平的相容性，聚四氟乙烯的熔点比所述组分A的熔点高至少50℃。

优选地，所述组分A为含氟高分子聚合物，所述组分A的熔点为160℃-270℃。

优选地，所述组分A为聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-三氟乙烯中的一种或者混合物。

优选地，聚四氟乙烯质量：组分A质量＝100：(5-40)。

优选地，所述组分A的粒径为1μm-100μm。

为实现上述第二个发明目的，本发明提供了一种聚四氟乙烯微孔膜的制备方法，包括以下步骤：

聚四氟乙烯粉末、组分A和矿物油混合均匀，制成混合料，所述组分A与聚四氟乙烯具有分子水平的相容性，聚四氟乙烯的熔点比所述组分A的熔点高至少50℃；