[发明专利]超高分子量聚乙烯多孔膜的冻胶连续生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯多孔膜的生产方法，属于多孔膜制造技术领域，具体地说是一种超高分子量聚乙烯多孔膜的冻胶连续生产方法。

背景技术

多孔膜是含有微孔的薄膜状材料，它广泛应用于非水电解液电池隔膜、电容器隔膜、各种分离膜、水处理膜等的制作上。

如在各种类型燃料电池中，质子交换膜燃料电池被认为是最具发展潜力的便携式能源，主要用于交通工具和其他移动设备，按照其使用燃料的种类可以分为两类：一类是以氢气作为燃料的氢氧燃料电池：另一类是以醇类(主要是甲醇)为燃料的醇类燃料电池。用多孔膜做成的质子交换膜中，聚合物电解质是最为重要的组成部分，它主要用于分离反应气体和将质子由阳极导向阴极。全氟磺酸膜用在直接甲醇燃料电池时，存在严重的透醇现象，甲醇通过质子交换膜渗透到阴极，同氧气发生不产生电流的反应并放出大量的热，造成了燃料的浪费，影响了电池的整体性能；同时，质子交换膜的合成主要是通过多孔膜的改性，但是很难降低成本，提高燃料电池的输出性能，这是因为要保持质子交换膜良好的物理性质，必须选用性能优异的基底材料，但是这样的材料通过化学试剂处理往往难于进行改性。由于所用的全氟磺酸膜的价格昂贵，合成工艺较为复杂，这些都制约了质子交换膜燃料电池的发展。

对于聚烯烃微多孔膜的制作方法，主要包括溶剂法、拉伸开孔法、热致相分离法等。溶剂法，是将聚烯烃和溶剂加热熔融混合成均一溶液，该溶液经挤出机的模头挤出，并在铸片辊上冷却铸成厚片，把这种厚片经双向拉伸成薄膜，再经抽提剂洗脱其中的溶剂，然后通过热处理得到聚烯烃微多孔膜。由于厚片为块状，不能连续生产，且孔径不均匀，膜的强度较低，商业利用价值较低。

也有制作超高分子量聚乙烯多孔膜的方法，如中国科学院化学研究所提出的中国专利申请：《热致相分离法制备超高分子量聚乙烯多孔膜的方法》，申请号200610113814.1，公开号CN101164677A，申请日2006.10.18，公开日2008.04.23。这种生产方法的不足之处在于：无法连续生产，没有商业使用价值，用这种方法得到的多孔膜的孔径不均匀，空隙率较低，膜的强度较低，容易破损，严重制约了质子交换膜燃料电池的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、容易控制，能连续生产的，提高超高分子量聚乙烯多孔膜的性能，降低生产成本的超高分子量聚乙烯多孔膜的冻胶连续生产方法。

为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该超高分子量聚乙烯多孔膜的冻胶连续生产方法，其特征在于：它包括以下步骤连续制造完成：

(1)、将分子量为300万-700万的超高分子量聚乙烯、溶剂和添加剂混合成均一物料：

所述的溶剂的加入量为超高分子量聚乙烯重量的70-94％；

所述的添加剂加入量为超高分子量聚乙烯重量的0.01-0.1％；

把超高分子量聚乙烯粉料、溶剂和添加剂分别称量，同时输送到在线高剪切乳化机均化，控制温度保持在30-60℃；

(2)、将所得到的均化物料制成冻胶膜：

把所得到的均化物料送至双螺杆混炼挤出机组，再经喷膜机的模头喷出，进入水槽内冷却成型，成为冻胶膜，控制喷膜机的温度保持在250-260℃，控制水槽的温度保持在10-30℃；

(3)、将所得到的冻胶膜进行双向拉伸制成冻胶薄膜：

所得到的冻胶膜经牵伸机向前牵引的同时进行双向拉伸，双向拉伸的温度控制在30-60℃，纵向拉伸倍率为2-8倍，横向拉伸倍率为2-6倍，从而制成冻胶薄膜；

(4)、将所得到的冻胶薄膜牵引至萃取槽中，用萃取剂去除溶剂后，制成多孔薄膜：

冻胶薄膜经牵引进入萃取槽中，萃取槽中的萃取剂将冻胶薄膜中含有的溶剂去除，制成多孔薄膜，温度控制在20-40℃，连续萃取时间为3-5分钟，萃取完成后，生成的溶剂和萃取剂的混合溶液进行分离、回收，以便重复利用；

(5)、干燥：

多孔薄膜经牵伸机送至干燥机中干燥，保持干燥温度40-45℃，连续干燥时间为2分钟；

(6)、双向拉膜热定型，制成多孔膜：

干燥后的多孔薄膜在145-155℃的温度下进行双向拉伸，纵向拉伸倍率为1-4倍，横向拉伸倍率为1-3倍，制成多孔膜，最后缠绕成卷，在使用时，可以根据不同应用领域对多孔膜的要求，确定双向拉伸的拉伸倍率，根据需要的长度和宽度，自由裁切。

本发明还通过如下措施实施：所述的溶剂为矿物白油。

所述的添加剂为B225抗氧化剂。

所述的萃取剂为二氯甲烷。