一种聚丙烯微孔膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法，包括如下步骤：取聚丙烯进行挤出，流延或吹膜并进行拉伸，在线热处理制得晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片，同步双向拉伸，获得厚度为10～200μm、膜的微孔的孔隙率总和为35～70％，孔径尺寸50～150nm的微孔性聚丙烯薄膜。本发明的方法工艺简单，产率高，产品孔隙率高、微孔尺寸均一、排列规整、透过性好、低比重，可应用于各种分离膜、反渗透膜、电池、电解电容器等各种隔膜。
【专利说明】
一种聚丙烯微孔膜及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及电池隔膜及其制备工艺领域，尤其涉及一种聚丙烯微孔膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，工业化的聚丙烯微孔膜制备方式主要有两种，一种被称为层合拉伸法，即溶体高速拉伸淬冷获得低结晶度的取向薄膜基膜，该基膜中的晶体形态主要是层状叠合晶片，然后经过一系列冷/热处理、拉伸、热定型等工序，得到具有大量空洞的微孔型聚丙烯薄膜;另一种是由我国中科院自主开发的β晶型转化法，即通过β和α晶密度的差别以及膜片内部的缺陷，在膜片内部形成微界面或缝隙，进而获得微孔性聚丙烯薄膜。
[0003]然而，上述方法中的层合拉伸法，往往需要较为复杂的热处理和拉伸工艺，生产效率低，且只能进行单向拉伸，获得的微孔性薄膜的横向强度较低;而β晶型转化法中，薄膜的生产率、性能对β晶体的含量和稳定性要求较高，需要使用成核剂或特殊熔融结晶化条件，工艺复杂。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术存在的工艺复杂、产率低等不足，提出一种聚丙烯微孔膜及其制备方法:
[0005]球晶结构的半结晶性聚合物在球晶界面或球晶内部会发生晶片分离现象。一般地，在具有一定球晶结构和尺寸及拉伸条件下，晶体强度较高、球晶界面较弱，双向拉伸会产生大量微孔结构。通过加工条件的控制α晶型形貌及形变过程，能有效控制微孔结构形貌及尺寸结构。本发明基于以上原理，提供一种聚丙烯微孔膜及其制备方法:
[0006]—种聚丙烯微孔膜的制备方法，主要包括以下步骤:
[0007]步骤一:取聚丙烯加热至150?250°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，通过剥离辊引出并凝固得到聚丙烯厚片；
[0008]步骤二:对步骤一得到的厚片进行在线热处理，得到晶体形态的聚丙烯厚片；
[0009]步骤三:对步骤二得到的厚片进行同步双向拉伸，得到聚丙烯微孔膜。
[0010]本发明步骤一中制得的聚丙烯厚片的厚度为100?ΙΟΟΟμπι，其晶体形态为稳定的排列规整α晶型，其结晶完善度较低。
[0011]本发明步骤二中在线热处理的温度为80?150°C，时间为10?60min，优选温度为100?135°C，时间为25?45min。
[0012]步骤二中制得的聚丙烯厚片为晶型形态完善、尺寸大的α晶型，晶区密度增加，致密性增强；同时，α-ΡΡ球晶之间边界明显增强，此时的α晶型比较薄弱，更容易在外力作用下形成微孔结构。
[0013]本发明步骤三中聚丙烯微孔膜的厚度为10?200μπι，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50?150nm。
[0014]本发明所述步骤一中拉伸的倍数为I?1倍，优选3?8倍。
[0015]本发明所述步骤一中挤出温度为180?350°C，优选为200?250°C。
[0016]本发明所述步骤三中拉伸分冷拉和热拉两个步骤，冷拉的温度为10?40°C，优选20?30°C ;热拉的温度为50?140°C，优选80?120°C。
[0017]本发明所述步骤三中拉伸为同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为2?10倍，横向拉伸的倍数为2?6倍。
[0018]本发明的制备方法制得的聚丙烯薄膜，有以下特点:厚度为10?200μπι，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50?150nm，晶体形态为α晶型。
[0019]本发明具有以下优点:本发明的方法工艺简单，产率高，产品孔隙率高、微孔尺寸均一、排列规整、透过性好、低比重，可应用于各种分离膜、反渗透膜、电池、电解电容器等各种隔膜。
【附图说明】
[0020]图为α晶型的扫描电镜图
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]取聚丙烯加热至250°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，控制熔体拉伸比为1.5，通过剥离辊引出并凝固得到厚度为ΙΟΟΟμπι的晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片I;对厚片I进行在线热处理，热处理温度为150°C，热处理时间为60min，得到晶体形态完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;对厚片2进行同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为10倍，横向拉伸的倍数为6倍，热拉的温度为140°C，冷拉的温度为40°C，获得厚度为ΙΟΟμπι、膜的微孔的孔隙率总和为50%，孔径尺寸70nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0024]实施例2取聚丙烯加热至220°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，控制熔体拉伸比为1.5，通过剥离辊引出并凝固得到厚度为700μπι的晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片I;对厚片I进行在线热处理，热处理温度为135°C，热处理时间为45min，得到晶体形态完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;对厚片2进行同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为8倍，横向拉伸的倍数为4倍，热拉的温度为120°C，冷拉的温度为30°C，获得厚度为70μπι、膜的微孔的孔隙率总和为50%，孔径尺寸90nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0025]实施例3
[0026]取聚丙烯加热至200°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，控制熔体拉伸比为1.5，通过剥离辊引出并凝固得到厚度为500μπι的晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片I;对厚片I进行在线热处理，热处理温度为120°C，热处理时间为30min，得到晶体形态完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;对厚片2进行同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为6倍，横向拉伸的倍数为3倍，热拉的温度为100°C，冷拉的温度为25°C，获得厚度为50μπι、膜的微孔的孔隙率总和为70%，孔径尺寸150nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0027]实施例4
[0028]取聚丙烯加热至180°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，控制熔体拉伸比为1.5，通过剥离辊引出并凝固得到厚度为300μπι的晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片I;对厚片I进行在线热处理，热处理温度为100°C，热处理时间为20min，得到晶体形态完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;对厚片2进行同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为4倍，横向拉伸的倍数为3倍，热拉的温度为80°C，冷拉的温度为18°C，获得厚度为30μπι、膜的微孔的孔隙率总和为40%，孔径尺寸120nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0029]实施例5
[0030]取聚丙烯加热至150°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，控制熔体拉伸比为1.5，通过剥离辊引出并凝固得到厚度为ΙΟΟμπι的晶体形态为α晶型的聚丙烯厚片I;对厚片I进行在线热处理，热处理温度为80°C，热处理时间为lOmin，得到晶体形态完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;对厚片2进行同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为2倍，横向拉伸的倍数为2倍，热拉的温度为50°C，冷拉的温度为10°C，获得厚度为ΙΟμπι、膜的微孔的孔隙率总和为35%，孔径尺寸50nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0031]以上是对本发明聚丙烯微孔膜及其制备方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种聚丙烯微孔膜的制备方法，主要包括以下步骤: 步骤一:取聚丙烯加热至150?250°C进行挤出、流延或吹膜并拉伸，通过剥离辊引出并凝固得到聚丙烯厚片； 步骤二:对步骤一得到的厚片进行在线热处理，得到晶体形态的聚丙烯厚片； 步骤三:对步骤二得到的厚片进行同步双向拉伸，得到聚丙烯微孔膜。2.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:步骤一中制得的聚丙烯厚片的厚度为100?I ΟΟΟμπι，其晶体形态为α晶型。3.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:步骤二中在线热处理的温度为80?150°C，时间为10?60min，优选温度为100?135°C，时间为25?45min。4.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:步骤二中制得的聚丙稀厚片为晶型形态完善、尺寸大的α晶型。5.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:步骤三中聚丙烯微孔膜的厚度为10?200μπι，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50?150nm。6.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述步骤一中拉伸的倍数为I?1倍，优选3?8倍。7.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述步骤一中挤出温度为180?350°C，优选为200?250°C。8.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述步骤三中拉伸分冷拉和热拉两个步骤，冷拉的温度为10?40°C，优选20?30°C ;热拉的温度为50?140°C，优选 80 ?120 °C。9.根据权利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制备方法，其特征在于:所述步骤三中拉伸为同步双向拉伸，纵向拉伸的倍数为2?1倍，横向拉伸的倍数为2?6倍。10.根据权利要求1-9任一所述的制备方法制得的聚丙烯薄膜，其特征在于:厚度为10?200μπι，膜的微孔的孔隙率总和为35?70%，孔径尺寸50?150nm，晶体形态为α晶型。
【文档编号】B01D67/00GK106040017SQ201610507152
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】王郗, 陈良
【申请人】深圳市星源材质科技股份有限公司