[发明专利]一种聚四氟乙烯透气膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚四氟乙烯透气膜，所述聚四氟乙烯透气膜的制备原料以重量份计包括如下组分：聚四氟乙烯烧结料20～100份和第二聚四氟乙烯树脂10～40份；所述聚四氟乙烯烧结料的制备原料包括第一聚四氟乙烯树脂和填料的组合物，所述聚四氟乙烯烧结料的D₅₀粒径为50～150μm。所述聚四氟乙烯透气膜通过特定粒径的聚四氟乙烯烧结料与PTFE树脂混合后经模压、烧结、车削的工艺制成，无需致孔剂和溶剂，工艺简单，易于操作，环保性好；所述聚四氟乙烯透气膜在微观上具有分布均匀、尺寸和孔隙率可控的多孔结构，兼具优异的透气性、耐水性和力学强度，充分满足了聚四氟乙烯透气膜在防爆阀中的应用要求。

技术领域

本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种聚四氟乙烯透气膜及其制备方法和应用。

背景技术

防爆阀是动力电池的重要防爆装置之一，其主要功能在于维持电池包内外气压平衡、阻隔液体油污灰尘进入电池包壳体，并在电池发生热失控时及时泄压，防爆阀的设置显著提高了动力电池的安全性能。防爆阀通常包括本体、泄压口、刺破结构和防爆阀薄膜等结构，其中，防爆阀薄膜是整个产品核心组件，起到快速透气平衡内外压差、阻隔灰尘油污和参与防爆泄压的功能。除以上功能外，防爆阀薄膜还需要具有耐受化学试剂、耐高低温、抗紫外线等性能，以进一步改善防爆阀在苛刻环境中的使用可靠性。

防爆阀薄膜大致可分为透气型防爆膜和非透气型防爆膜两类，透气型防爆膜大多为聚四氟乙烯(PTFE)微孔薄膜，非透气型防爆膜包括PE膜、PET膜、PP膜等。在目前的主流防爆阀产品中，以透气性较好的PTFE微孔薄膜的应用更为广泛，因此，PTFE微孔膜的开发和性能优化是防爆阀研究中的重要组成部分。

CN111864152A公开了一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜，所述防爆膜为多孔防水透气的聚四氟乙烯膜，通过将聚四氟乙烯悬浮树脂与成孔剂混合均匀、经模压成坯、烧结、冷却后再经车削工艺后收卷制成。上述方法得到的防爆膜的结构是用微米级聚四氟乙烯悬浮树脂微球表面熔融相互连接、堆积形成具有多透气孔道的微孔膜，通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。所述防爆膜具有孔径范围为0.3～20μm的多孔结构，但该多孔结构是基于致孔剂受热分解而形成的，孔隙位置分布的均匀性较差，而且薄膜的力学强度欠佳，影响使用稳定性。

CN106832695A公开了一种用于防爆阀的PTFE薄膜及其制备方法，所述PTFE薄膜包括以下重量份的组分：PTFE树脂50～65份，氧化钙5～20份，干冰2～10份，聚氨酯5～15份，聚苯酯10～20份；所述PTFE薄膜的制备方法包括：原料预处理、称量备料、搅拌混合、干燥处理、熔融处理、冷却处理、切割处理和成膜处理。所述用于防爆阀的PTFE薄膜具有较好的稳定性，但在透气性能、耐水压和力学强度方面还具有很大的提升空间。

US5417743公开了一种多孔PTFE薄膜，所述多孔PTFE薄膜以PTFE分散树脂和纤维为原料，通过拉伸工艺制备而成，具有“纤维/节点”的微观结构，薄膜中纤维与纤维间的孔隙起到透气的功能。但是，该多孔膜的制备工艺比较复杂，PTFE薄膜的孔径大小、孔径分布、孔径大小和孔隙率难以控制，尺寸稳定性欠佳，而且为了达到泄压效果需要对防爆阀进行额外的结构设计，实用性能较差，很难进行工业化生产和应用。

因此，开发一种兼具优异的透气性、力学性能和耐水性的薄膜材料，以满足电池用防爆阀的应用要求，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯透气膜及其制备方法和应用，所述聚四氟乙烯透气膜通过含有填料的聚四氟乙烯烧结料和聚四氟乙烯(PTFE)树脂制成，特定粒径的聚四氟乙烯烧结料与PTFE树脂相互协同，不仅赋予聚四氟乙烯透气膜分布均匀、尺寸和孔隙率可控的孔径结构，透气性能优异，而且具有突出的耐水性和适宜的力学强度，充分满足了聚四氟乙烯透气膜在防爆阀中的应用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：