[发明专利]一种聚烯烃微孔膜的制备方法、聚烯烃微孔膜及其应用

说明书

技术领域

本申请涉及聚烯烃材料领域，特别是涉及一种聚烯烃微孔膜的制备方法，以及由该方法制备的聚烯烃微孔膜，以及该聚烯烃微孔膜的应用。

背景技术

聚烯烃微孔膜被广泛用于电池隔膜、过滤膜、医用膜等领域。制备均匀性好的微孔膜是生产过程中的难点。特别是当这些微孔膜被用作电池隔膜时，均匀性的重要性更为突显。电池隔膜的均匀性一方面影响每个电池单体之间的一致性，另一方面也影响每个电池内部正负极之间充放电的一致性。这些都会电池的合格率、安全性和寿命造成不良影响。

目前，聚烯烃微孔膜的制造方法有湿法和干法两种：其中湿法过程需要使用大量有机稀释剂，设备复杂，成本高，易造成环境污染；干法相对设备简单，成本低，无环境污染问题。干法主要分为干法单拉和干法双拉技术。干法双拉技术是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺，具体可参考专利文献CN1062357。干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备高取向聚烯烃基膜，在高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后高温下使缺陷拉开，形成微孔。该工艺经过几十年的发展在美国、日本已经非常成熟，现在美国Celgard公司、日本UBE公司采用此种工艺生产单层PP、PE以及三层PP/PE/PP复合膜。

干法单拉制备锂电池隔膜的工艺中，流延基膜的牵伸以及冷却的过程非常关键，快速地牵伸并降到合适的温度，稳定地贴辊才能更好地调控结晶形成过程，保证均匀性。熔体贴近流延辊冷却的过程中，流延辊的高速运动会在熔体和辊之间形成空气层，空气的波动导致熔体冷却不均匀，产生波浪纹，严重影响到产品的均一性、品质以及应用。目前，为避免上述问题，研发人员主要使用正压风刀，负压风刀以及压边装置对熔体进行辅助贴辊，但是这一辅助手段并不能完全解决这种波动带来的隔膜的不均匀性。因此，有必要对聚烯烃微孔膜的制备方法进行深入研究和改进，可更有效的减少或避免制备过程中在流延冷却中由于空气的波动导致的熔体冷却不均匀，从而制备得到更高品质聚烯烃微孔膜。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的能够制备出均一性好的聚烯烃微孔膜的制备方法，以及由该方法所制备的聚烯烃微孔膜及该聚烯烃微孔膜的应用。

为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请公开了一种聚烯烃微孔膜的制备方法，该制备方法包括将聚烯烃材料熔融形成聚烯烃熔体，再将聚烯烃熔体挤出、流延，牵伸成聚烯烃基膜，该基膜后经退火和拉伸加工即可得到聚烯烃微孔膜。其中，在牵伸成聚烯烃基膜的过程中采用雾面激冷辊将聚烯烃熔体流延牵伸冷却成聚烯烃基膜，其雾面激冷辊的表面粗糙度（即Ra值）为0.04～2μm，雾面激冷辊的直径为200～2000mm。

优选的，上述雾面激冷辊的Ra值为0.08～1μm，直径为300～1000mm。

在上述牵伸冷却成聚烯烃基膜的过程中，具体可采用温度为10～100℃的雾面激冷辊在10～200m/min速度下快速将聚烯烃熔体牵伸冷却成基膜，熔体到辊面距离为2～200mm。

进一步优选采用温度为65～95℃的雾面激冷辊在15～100m/min速度下快速将聚烯烃熔体牵伸冷却成基膜，熔体到辊面距离为5～100mm。

在本申请的制备方法中，采用的聚烯烃可采用聚丙烯或聚乙烯。

优选的，聚丙烯为等规聚丙烯，等规度大于96%，其熔融指数为0.5～10g/10min。聚丙烯可以用一种聚丙烯，也可以使用两种或者以上的聚丙烯熔融共混。

优选的，聚乙烯为高密度聚乙烯，熔融指数为0.1～10g/10min。上述聚乙烯可以用一种聚乙烯，也可以使用两种或者以上的聚乙烯熔融共混。

在本申请的制备方法中，聚烯烃熔体的温度为150-240℃。需要说明的是，该聚烯烃熔体的温度即聚烯烃熔体离开口膜的温度。

聚烯烃熔体具体可采用熔体温度为180～240℃的聚丙烯熔体或熔体温度为150～240℃的聚乙烯熔体。该聚烯烃熔体挤出可以使用单层挤出也可以使用多层共挤技术。

在本申请的制备方法中，该聚烯烃基膜的厚度为7-40μm。

具体的，当聚烯烃为聚丙烯时，则制备得到的聚丙烯基膜在90～155℃下退火0.1小时～20小时后弹性回复率＞85%。

当聚烯烃为聚乙烯时，则制备得到的聚乙烯基膜在90～130℃下退火0.1小时～20小时后弹性回复率＞70%。