[发明专利]一种含有交联结构的聚丙烯微孔隔膜的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有交联结构的聚丙烯微孔隔膜的制备工艺。

背景技术

锂电池隔膜通常由常规的干法单拉工艺制备，但所得锂电池隔膜的穿刺强度、热收缩、撕裂强度等性能没有突出的优势，应用在动力电池中具有一定的局限性。电池在大电流放电的情况下发生过热时，隔膜容易发生坍塌、收缩等现象，进而引发危险。

此外，由于干法单拉工艺使用的原料是聚丙烯，其制备的隔膜与电解液的润湿性差，影响电池的性能。现在一般使用表面涂覆的方法，在隔膜表面涂覆陶瓷、PVDF等浆料改善单法单拉隔膜的性能，提高电池的性能。但涂覆工艺存在着工艺复杂、工艺控制要求高、设备投入大等缺点，并且其对隔膜本身的外观要求较高，在生产过程中存在漏涂、掉粉的风险。此外现在使用的浆料一般都由国外大公司控制，自主生产能力较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种含有交联结构的聚丙烯微孔隔膜的制备工艺，实现容易，所得隔膜性能优异，其交联的三维立体微观结构使隔膜具有优异的耐蠕变性能，隔膜后期形变小，并且其制备的电池在大电流放电的情况下，隔膜稳定性高，提高了电池的安全性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含有交联结构的聚丙烯微孔隔膜的制备工艺，具体操作步骤如下：

步骤a、采用反应挤出原理在聚丙烯分子链上接枝具有反应活性基团的聚丙烯接枝料，将接枝料、聚丙烯纯料、交联促进剂配好后，在高速混合机中预混合均匀，经过双螺杆共混挤出造粒制备共混挤出造粒形成专用料；

步骤b、专用料经过流延、热处理工艺制得具有高度取向、规整片晶结构的流延膜，再经过拉伸工艺控制冷拉、热拉速比及温度，得到具有活性反应基团的聚丙烯隔膜；

步骤c、将具有活性反应基团的聚丙烯隔膜置于通道中，使得隔膜中的反应基团发生交联反应，形成具有三维网状体型结构的聚丙烯隔膜，再经过烘干除湿工序，去除聚丙烯隔膜中的水分，最终得到产品。

进一步地，所述步骤a中的聚丙烯接枝料的制备过程如下：

步骤a1、将引发剂、抗氧剂、活性反应物按照比例溶解在丙酮中，制备成反应溶液；

步骤a2、将反应溶液倒入到聚丙烯中，经过高速共混机预混均匀，得到预混物；

步骤a3、再将预混物经双螺杆挤出机进行反应挤出，控制反应挤出温度与螺杆转速，制得聚丙烯接枝料。

进一步地，所述聚丙烯的熔体流动速率为0.5g·10min～10g·10min，优选1g·10min～3g·10min。

进一步地，所述引发剂为DCP、BPO、AIBN中的一种或两种以上的混合，优选DCP，引发剂使用含量占聚丙烯用量0.05wt％～0.5wt％，优选0.1wt％～0.3wt％；抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂168的一种或两种的混合，优选抗氧剂1010与抗氧剂168，其中抗氧剂1010与抗氧剂168的比例为3:1，抗氧剂的含量占聚丙烯用量0.1wt％～1wt％，优选0.2wt％～0.6wt％；活性反应物是具有C＝C-Si-O-R结构的乙烯基硅氧烷，活性反应物为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷中的一种或两种以上的混合，优选乙烯基三乙氧基硅烷，活性反应物用量占聚丙烯用量0.2wt％～2wt％，优选0.4wt％～1.5wt％；丙酮用量为聚丙烯用量7wt％～20wt％；双螺杆挤出机的反应挤出温度为190℃～240℃，优选200℃～220℃，螺杆转速为20rpm～80rpm，优选30rpm～60rpm。

进一步地，所述步骤a中的交联促进剂为有机锡化合物，具体为二甲基锡、二辛基锡、四苯基锡中的一种或两种以上的混合，优选二甲基锡；所述接枝料、交联促进剂、聚丙烯的混合比例分别为10wt％～60wt％、1wt％～10wt％、30wt％～89wt％，优选20wt％～50wt％、3wt％～8wt％、52wt％～77wt％。

进一步地，所述步骤b的具体操作过程如下：

步骤b1、专用料在80～120倍的牵引比下进行高倍率拉伸，挤出熔体温度为200℃～220℃，流延辊温度为70℃～100℃，制得具有高度取向的、规整片晶结构的流延膜；

步骤b2、将流延膜在130℃～145℃温度下进行热处理，增加片晶的厚度，并且消除片晶结构中的缺陷使其更加规整；