[发明专利]一种界面聚合法制备复合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途

说明书

本发明公开了一种界面聚合法制备复合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途，所述制备方法是在双向拉伸的聚丙烯微孔膜的制备过程中在膜片一侧或两侧表面通过涂布两种能发生界面聚合反应的单体的方式引入涂层，即界面聚合产物；该界面聚合产物经在纵/横两个方向或仅在横向方向上拉伸，实现所述复合聚丙烯微孔膜的制备。由于界面聚合产物的引入，所述复合聚丙烯微孔膜具有较好的耐高温性能。采用本发明的方法简化了复合聚丙烯微孔膜的生产工艺，提升了聚丙烯微孔膜的性能。所述复合聚丙烯微孔膜用于锂电池中，由于界面聚合产物具有高的耐温性能，提高聚丙烯微孔基底层的耐热性能，以及锂电池的循环和安全性能。

技术领域

本发明属于微孔膜制备技术领域，具体涉及一种界面聚合法制备复合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途。

背景技术

聚烯烃微孔膜是一种高分子膜，是孔径在5nm～1000nm之间的多孔膜，其被广泛地应用于透气性材料如尿不湿、医用敷料、衣服衬料等，液体分离用材料，超滤材料，膜过滤材料，以及超级电容器和电池隔膜材料等领域中。

现有的聚烯烃微孔膜的制备方法主要有两种，一种是熔融挤出拉伸法(干法)，一种是热诱导相分离法(TIPS，湿法)。其中，干法拉伸工艺还可以分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。湿法制备工艺是将高沸点小分子物质作为致孔剂添加到聚烯烃中并溶于有机溶剂形成铸片，然后降温发生相分离，用有机溶剂萃取小分子，进行双向拉伸后形成微孔结构。干法双向拉伸工艺由于不需要使用溶剂、微孔膜纵横方向强度比较高而获得了广泛的应用。

干法双向拉伸工艺主要是通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，形成具有高β晶含量的聚丙烯膜片，其在拉伸过程中，发生β晶向α晶的转变，利用聚丙烯不同相态间密度的差异形成微孔结构，用于生产单层聚丙烯微孔膜。在先的研究(CN1062357A)中提出一种以高β晶型含量的聚丙烯均匀原始膜片经拉伸得到的微孔膜，所述微孔膜是采用熔融加工制备的方法在成膜用聚丙烯树脂中加入成核剂的方法来得到具有β晶型聚丙烯的膜片。采用所述方法制备得到的膜片在作为锂离子电池隔膜应用时，由于聚丙烯是低表面能的非极性材料，电池中的碳酸酯类极性电解液对非极性聚丙烯隔膜的浸润性差。同时，电池装配过程中非极性的聚丙烯隔膜与电池极片之间也容易由于极性的差别导致贴合不佳。不仅如此，所述工艺制备得到的聚丙烯隔膜耐热性能较差，难以满足多方面的需求。这些因素都会影响电池的容量、循环和使用性能。因此，很多研究都致力于通过表面接枝聚合或者在表面进行涂覆对聚烯烃微孔隔膜进行改性来改善电池的循环和使用性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种界面聚合法制备复合聚丙烯微孔膜的方法及其制品和用途，所述制备方法是利用两种单体的界面聚合法和拉伸工艺相结合的方法制备得到所述复合聚丙烯微孔膜。所述复合聚丙烯微孔膜用于锂离子电池的隔膜时，具有比聚丙烯微孔基底层更好的耐热性能。

界面聚合法是制备功能性薄膜的最常用的一种方法，其在微滤、纳滤以及反渗透膜等领域有着广泛的应用。界面聚合反应是将两种反应活性很高的单体分别溶于两种互不相溶的溶剂中，在溶剂界面处发生聚合反应。发明人经过大量文献调研和实验发现，通过在单体中引入芳环结构，调节单体的组成，能得到芳香聚酰胺、芳香聚酯等具有很好耐温性能的界面聚合产物。由于界面聚合反应的特点是反应速率很快，容易实现规模化的连续制备。界面聚合产物的高耐温性能和极性基团是提高聚烯烃隔膜的耐温性能和对电解液的吸液率的有效手段，基于上述的思路，完成了本申请，即实现了制备出具有更高耐温性能的复合聚丙烯微孔膜。

本发明的目的之二是提供一种锂离子电池隔膜，其包括上述的复合聚丙烯微孔膜。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种复合聚丙烯微孔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(S1)向聚丙烯中加入能够促进β晶型形成的成核剂，将混有成核剂的聚丙烯经熔融挤出，成型，得到高β晶膜片；