专利名称：一种多孔薄膜材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多孔结构的薄膜的制备方法，特别涉及一种锂离子电池 用的多孔薄膜材料的制备方法。
背景技术：
高分子锂离子电池的隔膜是一种具有多孔结构的高分子薄膜材料，其可为电 池中的锂离子提供离子通道，可提高锂离子电池的循环充放电时间，在一定程度 上提高锂离子电池的比容量，并可起到保护锂离子电池安全使用的作用。目前，高分子锂电池多孔隔膜的制造方法主要有干法和湿法两种。干法，在 薄膜片材内添加成核剂，经P成核后，对薄膜片材经双向或者单向拉伸，引起P 晶核的塌陷成孔而制得。其制得的薄膜材料，力学性能较差、孔形结构不好、多 位细长、且结构较为混乱，同时制造设备和工艺也较为复杂。湿法，通过将聚合物均树脂与部分溶剂混合形成均相体系，再将其中的溶剂 抽提掉成孔而制得。此法加工工艺流程长、工序复杂，且产品孔径较大、孔形结 构混乱无序。此外，生产过程中需采用大量的挥发性溶剂，污染环境。发明内容本发明的目的在于提供一种力学性能优良、孔分布均匀、孔形结构良好、生 产工艺简单，且较环保的多孔薄膜材料的制备方法。一种多孔隔膜材料的制备方法，包括下诉顺序的步骤① 将连续相树脂材料50。/。-90。/。，分离相树脂材料10%~50%,以及其它助 剂0°/。~2.5%句混合，制造共混料；② 将所得的共混料制成薄膜片材；③将制得的薄膜片材进行拉伸相分离处理，即对薄膜片材进行单向或双向拉 升，使片材中的连续相树脂材料的分子与分离相树脂材料的分子间的连接处发生 断裂，产生间隙，从而制得多孔薄膜材料。本发明所述的多孔薄膜材料的制备方法，工艺简单、加工工序少、生产成本 低、效率高。其通过物理拉伸片材，使片材中不同相材料的分子间发生断裂产生 间隙孔，片材由连续相树脂材料和分离相树脂材料均匀混合后制得，片材内的不 同相树脂材料分子分布较均匀，因而拉伸后断裂产生的间隙孔分布均匀、孔形结 构良好、力学性能好。同时，薄膜材料的生产过程中不需要使用挥发性溶剂，因 而也更加环保。
具体实施方式
实施例1, 一种多孔薄膜材料的制备方法，包括下述顺序的步骤(D将连续相树脂材料HDPE (高密度聚乙烯)按60%的重量百分比，分离相树 脂材料PP(聚丙烯)按40%的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂IOIO按1%的重 量百分比均匀混合，制造共混料；② 将所得的共混料制成薄膜片材；③ 将制得的薄膜片材进行拉伸相分离处理，即对薄膜片材进行单向或双向拉 升，使片材中的连续相树脂材料的分子与分离相树脂材料的分子间的连接处发生 断裂，产生间隙，从而制备得到多孔隔膜材料。其中，步骤O)制备共混料可使用密炼机、开炼机，也可使用双螺杆挤出机成 型。在上述成型方法中，将连续相树脂材料HDPE (高密度聚乙烯)与分离相树脂 材料PP(聚丙烯)，以及抗氧剂，加入到成型设备中共混造粒制备共混料。为使得到的共混料更均匀，采用双螺杆挤出机成型较佳，特别是釆用长径比 > 25 (通常为25 ~ 45 )的双螺杆挤出机来处理尤佳。步骤②制备薄膜片材可使用吹膜法，也可使用流涎法，尤其是可以使用双向 拉伸法。使用吹膜法时，将步骤(D所制得的共混料加入挤出机中，共混料经挤出机熔 融挤出后，通过口模形成膜管；膜管经风环鼓入压縮空气，使膜管吹胀，再通过 定型框使之冷却定型，而后用人字板压平膜管，即制得所要求厚度及宽幅的膜片材。使用流涎法时，将步骤 制得的共混料加入到挤出机中，经挤出机塑化熔融 后熔体经模头流涎铸片，再经急冷辊冷却，即成型为所需要的薄膜片材。使用双向拉伸法时，将步骤O)制得的共混料加入到挤出机中，经流涎冷却铸 片后预热，然后分别进行纵向拉伸或横向拉伸，经热处理后切边，即制得所需要的薄膜片材；或将步骤o)所制得的母料加入到挤出机中，经塑化熔融后通过成型口模挤出成管，经吹胀后纵向拉伸，再经热处理切边，即制得所需要的薄膜片材。本发明步骤②制成的薄膜片材可为厚度100~ 1000um,宽度300mm 5m的薄膜 片材；较佳的是厚度500 - 800 um的薄膜片材；该厚度偏差最好控制在5%以内。步骤③将制得的薄膜片材在拉伸机上拉伸，使片材中的连续相树脂材料的分 子与分离相树脂材料的分子间的连接处发生断裂，产生间隙孔。片材可仅在纵向 拉伸机上进行纵向拉伸，也可仅在横向拉伸机上进行横向拉伸，还可双向拉伸(即 既在纵向拉伸机上拉伸，又在横向拉伸机上拉伸)，如先纵向拉伸再横向拉伸，或 先横向拉伸再纵向拉伸，其中，以经双向拉伸为佳。实施例2， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤(2)制得膜片材料厚为300um, 膜宽为0. 2m。其步骤G)中薄膜片材经双向拉伸，其先纵向拉伸，拉伸温度为90'C, 拉伸倍数为2. 0倍，再在经横向拉伸，拉伸温度为IO(TC,拉伸倍数为5倍。其余 与实施例l相同。实施例3, —种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤 制得膜片材料厚为375um,膜宽为0. 6m。其步骤③中薄膜片材经双向拉伸，其先纵向拉伸，拉伸温度为115'C, 拉伸倍数为3.5倍，再在经横向拉伸，拉伸温度为125'C,拉伸倍数为7.5倍。其 余与实施例l相同。实施例4, 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②制得膜片材料厚为450um, 膜宽为lm。其步骤③中薄膜片材经双向拉伸，其先纵向拉伸，拉伸温度为13(TC, 拉伸倍数为5.0倍，再在经横向拉伸，拉伸温度为15(TC,拉伸倍数为10.0倍。 其余与实施例l相同。实施例5, —种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②制得膜片材料厚为200um， 膜宽为0.2m。步骤③中薄膜片材的双向拉伸的纵向拉伸温度为ll(TC，拉伸倍数 为3.5倍，经横向拉伸温度为13(TC,拉伸倍数为8.5倍。其余与实施例l相同。实施例6, —种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤O制得膜片材料厚为350um, 膜宽为0.6m。步骤③中薄膜片材的双向拉伸的纵向拉伸温度为ll(TC,拉伸倍数 为3.5倍，经横向拉伸温度为130°C,拉伸倍数为8.5倍。其余与实施例l相同。实施例7, —种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②制得膜片材料厚为500um, 膜宽为lra。步骤③中薄膜片材的双向拉伸的纵向拉伸温度为ll(TC,拉伸倍数为 3.5倍，经横向拉伸温度为130'C，拉伸倍数为8.5倍。其余与实施例l相同。实施例8， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②将步骤(D制得的共混料， 从模口挤出，通过温度为2(TC的急冷辊，冷却制成厚度为500um的片材，再分别 通过纵向拉伸及横向拉伸，制得厚度为300um、宽度为0. 2m的薄膜片材。步骤③将 步骤②制得的薄膜片材经纵向拉伸，拉伸温度为9(TC,拉伸倍数为2.0倍拉伸后，再经横向拉伸，拉伸温度为10(TC，拉伸倍数为5. 0倍。其余与实施例l相同。实施例9， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②将步骤0)制得的共混料， 从模口挤出，通过温度为4(TC的急冷辊，冷却制成厚度为575ura的片材，再分别 通过纵向拉伸及横向拉伸，制得厚度为375um、宽度为0. 6m的薄膜片材。步骤③将 步骤 制得的薄膜片材经纵向拉伸，拉伸温度为ll(TC,拉伸倍数为3.5倍拉伸后， 再经横向拉伸，拉伸温度为125'C，拉伸倍数为7.5倍。其余与实施例l相同。实施例IO， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②将步骤(D制得的共混料, 从模口挤出，通过温度为60'C的急冷辊，冷却制成厚度为650um的片材，再分别 通过纵向拉伸及横向拉伸，制得厚度为450um、宽度为lm的薄膜片材。步骤 将 步骤②制得的薄膜片材经纵向拉伸，拉伸温度为130'C,拉伸倍数为5倍拉伸后， 再经横向拉伸，拉伸温度为15(TC,拉伸倍数为10倍。其余与实施例l相同。实施例ll， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其步骤②将步骤(D制得的共混料， 从模口挤出，通过温度为4(TC的急冷辊，冷却制成厚度为0.5皿的片材，再分别 通过纵向拉伸及横向拉伸，制得厚度为375um、宽度为0. 6m的薄膜片材。步骤ffi将 步骤②制得的薄膜片材经纵向拉伸，拉伸温度为ll(TC，拉伸倍数为3.5倍拉伸后， 再经横向拉伸，拉伸温度为13(TC,拉伸倍数为5.5倍。其余与实施例l相同。实施例12, —种多孔薄膜材料的制备方法，其与实施例1不同之处在于其共 混料是由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按60。/。的重量百分比，分离相树脂材料 LDPE (低密度聚乙烯)和PA6 (尼龙6)分别按10%和30%的重量白分比，以及 其它助剂抗氧剂按1。/。的重量百分比均匀混合而得，其它与实施例1同。实施例13， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其与实施例1不同之处在于其共 混料由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按75%的重量百分比，分离相树脂材料LDPE (低密度聚乙烯)按25%和的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按1%的重量百 分比均勾混合而得，其它与实施例l同。实施例14， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其与实施例1不同之处在于其共 混料由连续相树脂材料LLDPE (线型低密度聚乙烯)按70%的重量百分比，分离 相树脂材料PP (聚丙烯)和HDPE (高密度聚乙烯)分别按20%和10%的重量白 分比，以及其它助剂抗氧剂按1%的重量百分比均匀混合而得，其它与实施例1 同。实施例15， 一种多孔薄膜材料的制备方法，其与实施例l不同之处在于其共 混料由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按80%的重量百分比，分离相树脂材料PS (聚苯乙烯)分别按20%的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按1%的重量百分 比均句混合而得，其它与实施例l同。实施例16, —种多孔薄膜材料的制备方法，其与实施例1不同之处在于其共 混料由连续相树脂材料HDPE (高密度聚乙烯)按50%的重量百分比，分离相树脂 材料LLDPE (线型低密度聚乙烯)和PS (聚苯乙烯)分别按10%和40%的重量白 分比，以及其它助剂抗氧剂按1。/。的重量百分比均匀混合而得，其它与实施例1 同。
权利要求
1. 一种多孔薄膜材料的制备方法，包括下诉顺序的步骤①将连续相树脂材料50％～90％，分离相树脂材料10％～50％，以及其它助剂0％～2.5％匀混合，制造共混料；②将所得的共混料制成薄膜片材；③将制得的薄膜片材进行拉伸相分离处理，即对薄膜片材进行单向或双向拉升，使片材中的连续相树脂材料的分子与分离相树脂材料的分子间的连接处发生断裂，产生间隙，从而制备得到多孔薄膜材料。
2、 根据权利要求1所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤(D所得的 共混料是由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按60%的重量百分比，分离相树脂 材料LDPE (低密度聚乙烯)和PA6 (尼龙6)分别按10%和30。/。的重量白分 比，以及其它助剂抗氧剂按1。/。的重量百分比均匀混合而得
3、 根据权利要求1所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤CD所得的 共混料是由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按75%的重量百分比，分离相树脂 材料LDPE (低密度聚乙烯)按25。/。和的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按 1%的重量百分比均勾混合而得。
4、 根据权利要求l所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤(D所得的 共混料是由连续相树脂材料LLDPE(线型低密度聚乙烯)按70。/。的重量百分比， 分离相树脂材料PP (聚丙烯)和HDPE (高密度聚乙烯)分别按20%和10%的 重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按1。/。的重量百分比均勻混合而得。
5、 根据权利要求1所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤O)所得的 共混料是由连续相树脂材料PP (聚丙烯)按80。/。的重量百分比，分离相树脂 材料PS (聚苯乙烯)分别按20。/。的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按1%的 重量百分比均句混合而得。
6、 根据权利要求1所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于步骤(D所得的 共混料是由连续相树脂材料HDPE (高密度聚乙烯)按50。/。的重量百分比，分 离相树脂材料LLDPE (线型低密度聚乙烯)和PS (聚苯乙烯)分别按10%和 40。/。的重量白分比，以及其它助剂抗氧剂按1。/。的重量百分比均匀混合而得。
7、 根据权利要求1至7种任何一项所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于 步骤 制得膜片材料厚为300 ~ 450um,膜宽为0. 2 ~ lm;步骤ffi将步骤O制得 的薄膜片材双向拉伸，其先纵向拉伸，拉伸温度为90 ~ 13(TC,拉伸倍数为2. 0~ 5. 0倍，再横向拉伸，拉伸温度为100-15(TC,拉伸倍数为5. 0-10. 0倍。
8、 根据权利要求1至7种任何一项所述的多孔薄膜材料的制备方法,其特征在于: 步骤O制得膜片材料厚为200 - 500um,膜宽为0. 2 ~ lm;步骤 将薄膜片材 的双向拉伸，其纵向拉伸温度为IIO'C，拉伸倍数为3.5倍，横向拉伸温度为 13(TC,拉伸倍数为8.5倍。
9、 根据权利要求1至7种任何一项所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征在于 步骤②将步骤(D制得的共混料，从模口挤出，通过温度为20 6(TC的急冷辊， 冷却制成厚度为500 - 650um的片材，再分别通过纵向拉伸及横向拉伸，制得 厚度为300 ~ 450um、宽度为0.2-lm的薄膜片材；步骤③将步骤②制得的薄膜 片材经纵向拉伸，拉伸温度为90~130。C,拉伸倍数为2. 0-5. O倍拉伸后，再 在经横向拉伸，拉伸温度为100-15(TC,拉伸倍数为5. 0-10. 0倍。
10、 根据权利要求1至7种任何一项所述的多孔薄膜材料的制备方法，其特征 在于步骤 将步骤0)制得的共混料，从模口挤出，通过温度为20-6(TC的急 冷辊，冷却制成厚度为0.5mm的片材，再分别通过纵向拉伸及横向拉伸，制得 厚度为300 - 450um、宽度为0. 2 ~ lm的薄膜片材；步骤③将步骤0制得的薄膜 片材经纵向拉伸，拉伸温度为11(TC,拉伸倍数为3.5倍拉伸后，再在经横向 拉伸，拉伸温度为130'C,拉伸倍数为5.5倍。
全文摘要
本发明公开了一种多孔隔膜材料的制备方法，其通过将连续相树脂材料与分离相树脂材料以及其它助剂匀混合制造共混料，而后将共混料制成薄膜片材，再对薄膜片材进行拉伸相分离处理，使片材中的连续相树脂材料的分子与分离相树脂材料的分子间的连接处断裂产生间隙孔，而制得。其工艺简单、加工工序较少、生产成本低、效率高。片材内的不同相树脂材料分子分布均匀，通过物理拉伸片材使片材中不同相材料的分子间连接处发生断裂产生间隙孔，其产生的间隙孔分布均匀、孔形结构良好、力学性能好。
文档编号B29L7/00GK101280085SQ200810028250
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者吴耀根, 勇 沈, 蔡朝辉 申请人:佛山塑料集团股份有限公司