一種聚丙烯微孔膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚丙烯微孔膜及其制備方法，包括如下步驟：取聚丙烯進(jìn)行擠出，流延或吹膜并進(jìn)行拉伸，在線熱處理制得晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片，同步雙向拉伸，獲得厚度為10～200μm、膜的微孔的孔隙率總和為35～70％，孔徑尺寸50～150nm的微孔性聚丙烯薄膜。本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，產(chǎn)品孔隙率高、微孔尺寸均一、排列規(guī)整、透過性好、低比重，可應(yīng)用于各種分離膜、反滲透膜、電池、電解電容器等各種隔膜。
【專利說明】
一種聚丙烯微孔膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池隔膜及其制備工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種聚丙烯微孔膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)化的聚丙烯微孔膜制備方式主要有兩種，一種被稱為層合拉伸法，即溶體高速拉伸淬冷獲得低結(jié)晶度的取向薄膜基膜，該基膜中的晶體形態(tài)主要是層狀疊合晶片，然后經(jīng)過一系列冷/熱處理、拉伸、熱定型等工序，得到具有大量空洞的微孔型聚丙烯薄膜;另一種是由我國(guó)中科院自主開發(fā)的β晶型轉(zhuǎn)化法，即通過β和α晶密度的差別以及膜片內(nèi)部的缺陷，在膜片內(nèi)部形成微界面或縫隙，進(jìn)而獲得微孔性聚丙烯薄膜。
[0003]然而，上述方法中的層合拉伸法，往往需要較為復(fù)雜的熱處理和拉伸工藝，生產(chǎn)效率低，且只能進(jìn)行單向拉伸，獲得的微孔性薄膜的橫向強(qiáng)度較低;而β晶型轉(zhuǎn)化法中，薄膜的生產(chǎn)率、性能對(duì)β晶體的含量和穩(wěn)定性要求較高，需要使用成核劑或特殊熔融結(jié)晶化條件，工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的工藝復(fù)雜、產(chǎn)率低等不足，提出一種聚丙烯微孔膜及其制備方法:
[0005]球晶結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶性聚合物在球晶界面或球晶內(nèi)部會(huì)發(fā)生晶片分離現(xiàn)象。一般地，在具有一定球晶結(jié)構(gòu)和尺寸及拉伸條件下，晶體強(qiáng)度較高、球晶界面較弱，雙向拉伸會(huì)產(chǎn)生大量微孔結(jié)構(gòu)。通過加工條件的控制α晶型形貌及形變過程，能有效控制微孔結(jié)構(gòu)形貌及尺寸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于以上原理，提供一種聚丙烯微孔膜及其制備方法:
[0006]—種聚丙烯微孔膜的制備方法，主要包括以下步驟:
[0007]步驟一:取聚丙烯加熱至150?250°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，通過剝離輥引出并凝固得到聚丙烯厚片；
[0008]步驟二:對(duì)步驟一得到的厚片進(jìn)行在線熱處理，得到晶體形態(tài)的聚丙烯厚片；
[0009]步驟三:對(duì)步驟二得到的厚片進(jìn)行同步雙向拉伸，得到聚丙烯微孔膜。
[0010]本發(fā)明步驟一中制得的聚丙烯厚片的厚度為100?ΙΟΟΟμπι，其晶體形態(tài)為穩(wěn)定的排列規(guī)整α晶型，其結(jié)晶完善度較低。
[0011]本發(fā)明步驟二中在線熱處理的溫度為80?150°C，時(shí)間為10?60min，優(yōu)選溫度為100?135°C，時(shí)間為25?45min。
[0012]步驟二中制得的聚丙烯厚片為晶型形態(tài)完善、尺寸大的α晶型，晶區(qū)密度增加，致密性增強(qiáng)；同時(shí)，α-ΡΡ球晶之間邊界明顯增強(qiáng)，此時(shí)的α晶型比較薄弱，更容易在外力作用下形成微孔結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明步驟三中聚丙烯微孔膜的厚度為10?200μπι，膜的微孔的孔隙率總和為35?70%，孔徑尺寸50?150nm。
[0014]本發(fā)明所述步驟一中拉伸的倍數(shù)為I?1倍，優(yōu)選3?8倍。
[0015]本發(fā)明所述步驟一中擠出溫度為180?350°C，優(yōu)選為200?250°C。
[0016]本發(fā)明所述步驟三中拉伸分冷拉和熱拉兩個(gè)步驟，冷拉的溫度為10?40°C，優(yōu)選20?30°C ;熱拉的溫度為50?140°C，優(yōu)選80?120°C。
[0017]本發(fā)明所述步驟三中拉伸為同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為2?10倍，橫向拉伸的倍數(shù)為2?6倍。
[0018]本發(fā)明的制備方法制得的聚丙烯薄膜，有以下特點(diǎn):厚度為10?200μπι，膜的微孔的孔隙率總和為35?70%，孔徑尺寸50?150nm，晶體形態(tài)為α晶型。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，產(chǎn)品孔隙率高、微孔尺寸均一、排列規(guī)整、透過性好、低比重，可應(yīng)用于各種分離膜、反滲透膜、電池、電解電容器等各種隔膜。
【附圖說明】
[0020]圖為α晶型的掃描電鏡圖
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]取聚丙烯加熱至250°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，控制熔體拉伸比為1.5，通過剝離輥引出并凝固得到厚度為ΙΟΟΟμπι的晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片I;對(duì)厚片I進(jìn)行在線熱處理，熱處理溫度為150°C，熱處理時(shí)間為60min，得到晶體形態(tài)完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;對(duì)厚片2進(jìn)行同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為10倍，橫向拉伸的倍數(shù)為6倍，熱拉的溫度為140°C，冷拉的溫度為40°C，獲得厚度為ΙΟΟμπι、膜的微孔的孔隙率總和為50%，孔徑尺寸70nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0024]實(shí)施例2取聚丙烯加熱至220°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，控制熔體拉伸比為1.5，通過剝離輥引出并凝固得到厚度為700μπι的晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片I;對(duì)厚片I進(jìn)行在線熱處理，熱處理溫度為135°C，熱處理時(shí)間為45min，得到晶體形態(tài)完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;對(duì)厚片2進(jìn)行同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為8倍，橫向拉伸的倍數(shù)為4倍，熱拉的溫度為120°C，冷拉的溫度為30°C，獲得厚度為70μπι、膜的微孔的孔隙率總和為50%，孔徑尺寸90nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0025]實(shí)施例3
[0026]取聚丙烯加熱至200°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，控制熔體拉伸比為1.5，通過剝離輥引出并凝固得到厚度為500μπι的晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片I;對(duì)厚片I進(jìn)行在線熱處理，熱處理溫度為120°C，熱處理時(shí)間為30min，得到晶體形態(tài)完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;對(duì)厚片2進(jìn)行同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為6倍，橫向拉伸的倍數(shù)為3倍，熱拉的溫度為100°C，冷拉的溫度為25°C，獲得厚度為50μπι、膜的微孔的孔隙率總和為70%，孔徑尺寸150nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0027]實(shí)施例4
[0028]取聚丙烯加熱至180°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，控制熔體拉伸比為1.5，通過剝離輥引出并凝固得到厚度為300μπι的晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片I;對(duì)厚片I進(jìn)行在線熱處理，熱處理溫度為100°C，熱處理時(shí)間為20min，得到晶體形態(tài)完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;對(duì)厚片2進(jìn)行同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為4倍，橫向拉伸的倍數(shù)為3倍，熱拉的溫度為80°C，冷拉的溫度為18°C，獲得厚度為30μπι、膜的微孔的孔隙率總和為40%，孔徑尺寸120nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0029]實(shí)施例5
[0030]取聚丙烯加熱至150°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，控制熔體拉伸比為1.5，通過剝離輥引出并凝固得到厚度為ΙΟΟμπι的晶體形態(tài)為α晶型的聚丙烯厚片I;對(duì)厚片I進(jìn)行在線熱處理，熱處理溫度為80°C，熱處理時(shí)間為lOmin，得到晶體形態(tài)完善、尺寸大α晶型的聚丙烯厚片2;對(duì)厚片2進(jìn)行同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為2倍，橫向拉伸的倍數(shù)為2倍，熱拉的溫度為50°C，冷拉的溫度為10°C，獲得厚度為ΙΟμπι、膜的微孔的孔隙率總和為35%，孔徑尺寸50nm的微孔性聚丙烯薄膜。
[0031]以上是對(duì)本發(fā)明聚丙烯微孔膜及其制備方法進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本發(fā)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本發(fā)明原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚丙烯微孔膜的制備方法，主要包括以下步驟: 步驟一:取聚丙烯加熱至150?250°C進(jìn)行擠出、流延或吹膜并拉伸，通過剝離輥引出并凝固得到聚丙烯厚片； 步驟二:對(duì)步驟一得到的厚片進(jìn)行在線熱處理，得到晶體形態(tài)的聚丙烯厚片； 步驟三:對(duì)步驟二得到的厚片進(jìn)行同步雙向拉伸，得到聚丙烯微孔膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:步驟一中制得的聚丙烯厚片的厚度為100?I ΟΟΟμπι，其晶體形態(tài)為α晶型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:步驟二中在線熱處理的溫度為80?150°C，時(shí)間為10?60min，優(yōu)選溫度為100?135°C，時(shí)間為25?45min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:步驟二中制得的聚丙稀厚片為晶型形態(tài)完善、尺寸大的α晶型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:步驟三中聚丙烯微孔膜的厚度為10?200μπι，膜的微孔的孔隙率總和為35?70%，孔徑尺寸50?150nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:所述步驟一中拉伸的倍數(shù)為I?1倍，優(yōu)選3?8倍。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:所述步驟一中擠出溫度為180?350°C，優(yōu)選為200?250°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:所述步驟三中拉伸分冷拉和熱拉兩個(gè)步驟，冷拉的溫度為10?40°C，優(yōu)選20?30°C ;熱拉的溫度為50?140°C，優(yōu)選 80 ?120 °C。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔膜的制備方法，其特征在于:所述步驟三中拉伸為同步雙向拉伸，縱向拉伸的倍數(shù)為2?1倍，橫向拉伸的倍數(shù)為2?6倍。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的制備方法制得的聚丙烯薄膜，其特征在于:厚度為10?200μπι，膜的微孔的孔隙率總和為35?70%，孔徑尺寸50?150nm，晶體形態(tài)為α晶型。
【文檔編號(hào)】B01D67/00GK106040017SQ201610507152
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王郗, 陳良
【申請(qǐng)人】深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司