一种聚烯烃微孔膜的高温挤出制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂电池隔膜的制备领域，特别涉及一种聚烯烃微孔膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 传统燃油汽车是目前大气污染的主要排污来源之一，通过提高排放标准等手段只 能缓解污染程度，并不能从根本上杜绝污染源头。新能源汽车产业历来是汽车行业乃至 各国政府热衷投资的行业，锂电池行业报告预测，2020年电动汽车产量达到1314万辆，是 2010年的5. 5倍。其中，插电式混合动力汽车产量会增长35倍达到140万辆，纯电动汽车 产量会达到75万辆，增长75倍。
[0003] 锂电池具有开路电压高、高能量比和容量大的特点，一直以来都是新能源汽车厂 商青睐的动力电池。由于电动汽车需要的是大功率电能，在实际使用过程中，往往使用上千 个电芯串联成电池组以保证能量的供应。根据相关的行业报告测算，一辆纯电动汽车需要 40公斤~50公斤的正极材料和电解液，是单个手机电池耗用量的1万倍左右。因此，电动 汽车行业的兴起无疑给国内的锂电池行业带来数十倍的需求增长。
[0004] 在锂电池行业快速发展的同时，作为锂电池四大材料之一的隔膜也受到刺激发 展。隔膜的产能与品质成为隔膜厂商的重要关注点。传统的挤出流延制备方法存在晶点多、 易出现熔体抖动等问题，严重制约隔膜的产能提升。目前国内许多隔膜厂家采用的是低温 挤出流延方法制备微孔膜的初体，而这种加工方式存在易塑化不均、熔体强度差的缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明采用高温挤出的方式制备聚丙烯流延膜，经过干法单向拉伸后制得聚丙烯 微孔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术成熟，经过高温挤出、流延、退火处理、单向拉伸 等环节，能够高效连续地大规模生产，且能够大幅度减少晶点的产生。所制备的微孔隔膜具 有晶点少，穿刺强度高等特点，并且解决了流延过程的熔体抖动等现象。
[0006] 本发明的目的在于提供一种聚丙烯微孔膜的制备方法。
[0007] 本发明的上述技术目的可以通过以下技术方案实现：
[0008] a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100~1500m。
[0009] b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。
[0010] c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却 后即可得到微孔隔膜。
[0011] 所述a步骤中，挤出机工作温度在220~350°C，模头设定温度在220~300°C，冷 却辊温度设定在30~120°C。
[0012] 传统的挤出流延制备方法所采用的加工温度存在晶点多、易出现熔体抖动等问 题，严重制约隔膜的产能提升。本发明经过研究发现，采用上述加工温度范围具有晶点少， 拉伸强度和穿刺强度都有较大的提高。聚丙烯传统的挤出温度在200°C左右，原料在机筒里 一方面受到加热圈加热产生的热量，另一方面由螺杆与机筒与原料间剪切产生的大量热， 这样对挤出机会有较大的损伤，严重制约挤出机的使用寿命。本发明通过提高挤出机温度， 能有效延长挤出机使用寿命。
[0013] 优选地，所述聚丙烯采用等规度多90 %的等规聚丙烯，平均分子量为1 X 106~ IX 1〇7,熔融指数为1. 0~10. 〇g/l〇min ;作为优选，采用等规度彡95%的等规聚丙烯，平均 分子量为1 X 1〇6~5 X 10 6,熔融指数为1. 0~5. 0g/10min。
[0014] 优选地，所述a步骤中，挤出机工作温度在310~350°C。一方面高温挤出可以减 少螺杆及机筒与原料间的剪切作用，可以有效提高挤出机的使用寿命，另一方面有利于提 高原料的流动性。
[0015] 优选地，所述a步骤中，模头设定温度在260~300°C。在该优选的模头温度范围 内，熔体由挤出机经流道到达模头，热量损失不剧烈，有效提高熔体的流动性，在高流动性 下可以提高流延的速度，显著增加生产效率。
[0016] 优选地，所述a步骤中，冷却辊温度设定在80~120°C .在该优选的温度范围内， 熔体出模头后可以得到更为充分的结晶条件，使铸片后的流延膜具有更高的回弹及结晶性 能。
[0017] 优选地，所述b步骤中，烘箱温度设定在130~150 °C，时间设定为5~12h。
[0018] 优选地，所述c步骤中，冷态拉伸的温度设定在30~100°C，冷态拉伸倍率为 1. 1~1. 4,热态拉伸的温度设定在120~160°C，热态拉伸倍率为1. 3~2. 3,高温定型温 度设定在150~160°C，高温定型时间设定在1~5min。
[0019] 本发明制备的聚丙稀微孔膜，厚度为12 μπι~60 μπι。
[0020] 本发明具有以下优点：
[0021] (1)本发明生产设备/工艺技术成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环 节，能够高效连续地大规模生产。
[0022] (2)能够减少挤出流延过程中塑化不均产生的晶点。
[0023] (3)能够有效减少挤出流延过程中出现的熔体抖动现象。
[0024] (4)所制备的锂电池隔膜在穿刺强度上更优。
【具体实施方式】
[0025] 以下结合具体的实施例对本发明的内容进一步说明，但是本发明的保护范围并不 仅仅局限于实施例所描述的内容。
[0026] 下面实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027] 制备聚烯烃小孔径锂电池隔膜步骤如下：
[0028] a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100~1500m。
[0029] b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。
[0030] c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却 后即可得到微孔隔膜。
[0031] 所述聚丙烯采用等规度彡90 %的等规聚丙烯，平均分子量为IX 106~1X10 7,熔 融指数为1. 〇~10. 〇g/l〇min，作为优选，采用等规度多95%的等规聚丙烯，平均分子量为 1 X 106~5 X 10 6,熔融指数为 1· 0 ~5. 0g/10min〇
[0032] 所述a步骤中，挤出机工作温度在220~350°C，模头设定温度在220~300°C，冷 却辊温度设定在30~120°C。
[0033] 所述b步骤中，烘箱温度设定在130~150 °C，时间设定为5~12h。
[0034] 所述c步骤中，冷态拉伸的温度设定在30~100°C，冷态拉伸速率为1. 1~1. 4,热 态拉伸的温度设定在120~160°C，热态拉伸速率为1. 3~2. 3,高温定型温度设定在150~ 160°C，高温定型时间设定在1~5min。
[0035] 以下结合具体实施例进一步说明本发明。
[0036] 实施例中，采用等规度为98 %的等规聚丙烯，平均分子量为4. 5 X 106,熔融指数为 2. lg/10min，其他条件见上述技术方案，不同之处将在具体实施例中阐述。
[0037] 实施例1
[0038] 制备实施例1步骤如下：
[0039] a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片成14. 8 μ的片材聚丙烯基膜，得到片状聚丙烯基膜，收成 卷状，长度在l〇〇〇m。
[0040] b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。
[0041] c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经复合、冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、 冷却后即可得到25 μ微孔隔膜。
[0042] 所述聚丙烯采用等规度彡90 %的等规聚丙烯，平均分子量为IX 106~5X10 6,熔 融指数为2. lg/10min，。
[0043] 所述a步骤中，挤出机工作温度在225°C，模头设定温度在230°C，冷却辊温度设定 在 80°C。
[0044] 所述b步骤中，烘箱温度设定在140°C，时间设定为8h。
[0045]