一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法及锂电池隔膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其中，聚烯烃树脂经过熔融挤出、成膜后形成聚烯烃基膜，先对聚烯烃基膜进行梯度热处理，再对聚烯烃基膜进行纵向拉伸，之后经过热定型处理，得到结构稳定的聚烯烃微孔膜。聚烯烃基膜的梯度热处理过程，是将聚烯烃基膜置于多个温度段环境中，多个温度段由高到低依次递减，每个温度段持续预设时长，经过梯度热处理后的聚烯烃基膜相比现有采用单一温度热处理的方式而言，避免了因温度过高或温度过低而影响基膜的热处理效果，从而得到品质更加优良的聚烯烃微孔膜。
【专利说明】一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法及锂电池隔膜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚烯烃微孔膜的制备方法，尤其涉及一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备 方法及锂电池隔膜。
【背景技术】
[0002] 干法单向拉伸是利用结晶性聚合物材料晶区和非晶区自身性质的差异，通过拉 伸结晶聚合物的方法来制备锂离子电池隔膜，详细技术内容请参见美国专利公开文件 US3558764和美国专利公开文件US5386777。干法单向拉伸的优点是在整个制备过程中不 使用溶剂，不存在环境污染问题，可以利用多层复合的方法解决对电池阻隔膜安全性的要 求。该方法在美国和日本有几十年的发展历史，工艺已经很成熟。
[0003] 采用干法单向拉伸制备微孔膜的主要过程有三步：(a)在应力诱导作用下形成拥 有平行片晶结构的前驱体膜；(b)对前驱体膜进行热处理，消除缺陷和增加片晶厚度；（C) 两步拉伸，冷拉诱发生成微孔，热拉使微孔孔径不断增大。其中前驱体膜的热处理工艺，对 后续前驱体膜拉伸成孔及其隔膜整体性能具有很大影响。热处理温度过高会破坏前驱体膜 的片晶结构，温度过低则达不到效果，适当的热处理温度，能够消除前驱体膜的缺陷，增加 片晶厚度，提尚片晶结构的有序性。
[0004] 现有的工业化生产中，主要采用单一热处理温度，但是，由于高分子材料运动单元 的多重性（运动单元的尺寸不一样），单一的热处理温度很难达到最佳的效果，尤其涉及多 种材料复合膜（如PP/PE/PP三层复合膜）的热处理时，效果较差。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种利用梯度热处理 解决单一温度热处理所带来的缺陷，进而取得更优制备效果的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备 方法，以及利用该制备方法制得的锂电池隔膜。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
[0007] -种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，该方法包括：步骤S1，将聚烯烃树脂熔融 挤出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烃基膜；步骤S2,将聚烯烃基膜置于由高到低的多个温 度段环境中进行梯度热处理；步骤S3,将热处理后的聚烯烃基膜在预设温度下进行纵向拉 伸，获得具有微孔结构的聚烯烃微孔膜；步骤S4,在预设温度下，对步骤3中的聚烯烃微孔 膜进行热定型处理。
[0008] 优选地，所述步骤Sl中，将聚烯烃树脂在180°C?260°C温度条件下熔融挤出。
[0009] 优选地，所述梯度热处理过程的温度是在80°C?150°C范围内且由高到低的三个 温度段，每个温度段的热处理时间为2min?8h。
[0010] 优选地，每个温度段的热处理时间为2min?2h。
[0011] 优选地，所述步骤S3中，将聚烯烃基膜在100°C?150°C温度条件下进行纵向拉 伸。
[0012] 优选地，所述步骤S4,在100°C?150°C温度条件下，对聚烯烃微孔膜进行热定型 处理。
[0013] 优选地，所述步骤S3中，纵向拉伸的拉伸倍率为0. 5?3. 0。
[0014] 优选地，所述聚烯烃树脂的熔融过程中，聚丙烯的熔融指数为（LOg? 5. 0g)/10.Omin，聚乙稀的恪融指数为（0· 3g?2. 0g)/10.Omin。
[0015] 优选地，所述步骤S4中，所述热定型处理的时间为3min?30min。
[0016] 一种锂电池隔膜，所述锂电池隔膜由上述熔融拉伸制备方法制得。
[0017] 本发明公开的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法中，聚烯烃树脂经过熔融挤出、成 膜后形成聚烯烃基膜，先对聚烯烃基膜进行梯度热处理，再对聚烯烃基膜进行纵向拉伸，之 后经过热定型处理，得到结构稳定的聚烯烃微孔膜。其中，聚烯烃基膜的梯度热处理过程， 是将聚烯烃基膜置于多个温度段环境中，多个温度段由高到低依次递减，每个温度段持续 预设时长，经过梯度热处理后的聚烯烃基膜相比现有采用单一温度热处理的方式而言，避 免了因温度过高或温度过低而影响基膜的热处理效果，从而得到品质更加优良的聚烯烃微 孔膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
[0020] 本发明公开了一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，如图1所示，该方法包括：
[0021] 步骤S1，将聚烯烃树脂熔融挤出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烃基膜；
[0022] 步骤S2,将聚烯烃基膜置于由高到低的多个温度段环境中进行梯度热处理，得到 热处理膜；
[0023] 步骤S3,将热处理后的聚烯烃基膜在预设温度下进行纵向拉伸，获得具有微孔结 构的聚烯烃微孔膜；
[0024] 步骤S4,在预设温度下，对步骤3中的聚烯烃微孔膜进行热定型处理，获得结构稳 定的聚烯烃微孔膜。
[0025] 上述熔融拉伸制备方法中，聚烯烃树脂经过熔融挤出、成膜后形成聚烯烃基膜，先 对聚烯烃基膜进行梯度热处理，再对聚烯烃基膜进行纵向拉伸，之后经过热定型处理，得到 结构稳定的聚烯烃微孔膜。其中，聚烯烃基膜的梯度热处理过程，是将聚烯烃基膜置于多个 温度段环境中，多个温度段由高到低依次递减，每个温度段持续预设时长，经过梯度热处理 后的聚烯烃基膜相比现有采用单一温度热处理的方式而言，避免了因温度过高或温度过低 而影响基膜的热处理效果，从而得到品质更加优良的聚烯烃微孔膜。
[0026] 本发明公开的熔融拉伸制备方法中的各步骤还涉及如下优选参数：
[0027] 所述步骤Sl中，将聚烯烃树脂在180°C?260°C温度条件下熔融挤出，所述聚烯 烃树脂的熔融过程中，聚丙烯的熔融指数为（I.Og?5.Og)/10.Omin，聚乙烯的熔融指数为 (0· 3g?2. 0g)/10.Omin。
[0028] 所述步骤S2中，所述梯度热处理过程的温度是在80°C?150°C范围内且由高到低 的三个温度段，每个温度段的热处理时间为2min?8h，作为一种替换方式，每个温度段的 热处理时间为2min?2h。
[0029] 所述步骤S3中，将聚烯烃基膜在100°C?150°C温度条件下进行纵向拉伸，纵向拉 伸的拉伸倍率为0.5?3.0。
[0030] 所述步骤S4,在KKTC?150°C温度条件下，对聚烯烃微孔膜进行热定型处理，所 述热定型处理的时间为3min?30min。
[0031] 但是上述参数设置仅是本发明较佳的实施方式，并不用于限制本发明，在本发明 的其他优选方式下，还可以根据实际需要对温度、时间、拉伸倍率等参数进行调整，因此，在 本发明技术方案基础上的参数变更，均属于本发明的保护范围。此外，利用上述熔融拉伸制 备方法，可制得锂电池隔膜。
[0032] 利用本发明熔融拉伸制备方法制备的微孔膜参见如下实施例，利用现有制备方法 制备的微孔膜参见如下对比例。
[0033] 实施例1 :
[0034] 将恪融指数为0.8g/10min的高密度聚乙稀和恪融指数为3. 0g/10min的聚丙稀树 月旨，通过三层共挤出，流延和熔体拉伸得到PP/PE/PP三层聚烯烃基膜（即前驱体膜），挤出 温度220°C，流延温度90°C，流延膜厚30μm，梯度热处理的顺序是130°C/30min- 120°C/3 Omin- 110°C/30min，热处理在鼓风烘箱中进行，拉伸温度115°C，拉伸倍率1. 5，热定型温度 130°C，热定型时间15min，得到PP/PE/PP三层聚烯烃复合微孔膜。
[0035] 对比例1 :
[0036] 将恪融指数为0. 8g/10min的高密度聚乙稀和恪融指数为3. 0g/10min的聚丙稀 树脂，通过三层共挤出，流延和熔体拉伸得到PP/PE/PP三层聚烯烃基膜，挤出温度220°C， 流延温度90°C，流延膜厚30μm，将前驱体膜在130°C的鼓风烘箱中热处理I. 5h，拉伸温度 115°C，拉伸倍率1. 5,热定型温度130°C，热定型时间15min，得到PP/PE/PP三层聚烯烃复合 微孔膜。
[0037] 实施例2
[0038] 将熔融指数为2. 5g/10min的聚丙烯树脂，通过流延和熔体拉伸得到单层PP基膜， 挤出温度220°C，流延温度90°C，流延膜厚30μm，梯度热处理的顺序是145°C/30min- 135 °C/30min- 125°C/30min，热处理在鼓风烘箱中进行，拉伸温度135°C，拉伸倍率I. 5,热定 型温度145°C，热定型时间15min，得到聚丙烯微孔膜。
[0039] 对比例2
[0040] 将熔融指数为2. 5g/10min的聚丙烯树脂，通过流延和熔体拉伸得到单层PP基膜， 挤出温度220°C，流延温度90°C，流延膜厚30μm，将前驱体膜在145°C的鼓风烘箱中热处理I. 5h，拉伸温度135°C，拉伸倍率1. 5,热定型温度145°C，热定型时间15min，得到聚丙烯微 孔膜。
[0041]关于热处理前的前驱体膜、实施例及对比例的弹性回复率试验数据如下：
[0042]
【权利要求】
1. 一种聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于该方法包括： 步骤S1，将聚烯烃树脂熔融挤出，流延或者吹塑成膜，得到聚烯烃基膜； 步骤S2,将聚烯烃基膜置于由高到低的多个温度段环境中进行梯度热处理； 步骤S3,将热处理后的聚烯烃基膜在预设温度下进行纵向拉伸，获得具有微孔结构的 聚烯烃微孔膜； 步骤S4,在预设温度下，对步骤3中的聚烯烃微孔膜进行热定型处理。
2. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述步骤S1中， 将聚烯烃树脂在180°C?260°C温度条件下熔融挤出。
3. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述梯度热处 理过程的温度是在80°C?150°C范围内且由高到低的三个温度段，每个温度段的热处理时 间为2min?8h。
4. 如权利要求3所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，每个温度段的 热处理时间为2min?2h。
5. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述步骤S3中， 将聚烯烃基膜在l〇〇°C?150°C温度条件下进行纵向拉伸。
6. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述步骤S4,在 100°C?150°C温度条件下，对聚烯烃微孔膜进行热定型处理。
7. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述步骤S3中， 纵向拉伸的拉伸倍率为0. 5?3. 0。
8. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述聚烯烃 树脂的熔融过程中，聚丙烯的熔融指数为（1. 〇g?5. 0g)/10. Omin，聚乙烯的熔融指数为 (0? 3g ?2. 0g)/10. Omin。
9. 如权利要求1所述的聚烯烃微孔膜熔融拉伸制备方法，其特征在于，所述步骤S4中， 所述热定型处理的时间为3min?30min。
10. -种锂电池隔膜，其特征在于，所述锂电池隔膜由权利要求1至9任一项所述的熔 融拉伸制备方法制得。
【文档编号】H01M2/16GK104494157SQ201410712851
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】吴术球, 肖武华, 杨雪梅, 雷彩红 申请人:深圳市星源材质科技股份有限公司