CN103413907A

CN103413907A - 一种厚度定制孔径多孔膜的制备方法

Info

Publication number: CN103413907A
Application number: CN2013103393173A
Authority: CN
Inventors: 洪力东
Original assignee: ATOP NEW MATERIALS Co Ltd
Current assignee: Jiujiang Lixin New Material Co., Ltd.
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: CN103413907B

Abstract

本发明公开了一种微多孔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：利用多个(二个以上)挤出机进行厚度定制多层(二层以上)孔径膜的控制；利用押出机制备微多孔膜；并利用萃取清除膜上的成孔油；并测量微多孔膜孔径大小。本发明的厚度定制孔径多孔膜的制备方法，生产所需的孔径均匀度和孔径分布的多孔基材，这个多层膜是由一个多层(二层以上)的制膜机制作而成，每一层薄膜是由一个单独的挤出机根据一个独特的配方制造孔隙结构，孔隙结构有一个定义的孔隙度和孔径大小，降低了生产成本，提高了工作效率。

Description

一种厚度定制孔径多孔膜的制备方法

技术领域

本发明属于多孔膜制造领域，尤其涉及一种厚度定制孔径多孔膜的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的消耗，能量的储存和转化设备的研究越来越引起人们的重视。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长、自放电速率低等优点而成为最为引人注目的二次电池。然而，动力电池和长期储能所需的大型设备要求锂离子电池具备高倍率性能、长时间稳定性能和高温性能等，这些都是锂离子电池发展亟待解决的问题。在商业化的锂离子电池中广泛使用由聚烯烃和溶胶型电解液中的聚合物矩阵作为聚合物隔膜，然而这些有机隔膜通常存在熔点低、机械强度差等问题。聚合物隔膜在较高温度下出现明显扭曲变形，在大倍率下充放电和长时间循环过程中会被锂枝晶刺穿隔膜等问题。因此，有机隔膜可能导致一些潜在的安全隐患。无机材料具有优秀的热稳定性和电解液浸润性能，因此被广泛用于修饰聚合物隔膜。无机物材料修饰后的聚合物隔膜呈现更好的热力学稳定性，用其组装的电池有更好的性能，而在电池绕组组合体中，无机隔膜由于柔韧性差而未被使用。但是在柱状电池和其他刚性电池设计中，无机膜片作为隔膜是可行的，而且很有应用价值。相对于商业化的聚合物隔膜，无机隔膜有“绝对的”热稳定性、对电解液的吸附能力强、不会被锂枝晶刺穿等优点。由于无机隔膜材料的稳定性，用无机隔膜材料制备的大型的单电池将比由很多小电池组成的电池组有明显优越的性能。

发明内容

本发明的目的在于利用一种厚度定制孔径多孔膜的制备方法，旨在解决现有制备多孔基材定型冷却过程中，极大地影响了整个基材的厚度及孔径的均匀性，这种定型冷却效果更加难以控制整个基材厚度及孔径不均匀性引起的基材厚度的变化大的问题。

本发明的目的在于提供一种微多孔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

利用多个挤出机进行厚度定制多层孔径膜的控制；

利用押出机制备微多孔膜；

利用萃取箱清除膜上的油渍；

测量多孔膜孔径大小。

进一步，所述控制方法包括：

数十至数百万分子量的聚乙烯或聚丙烯和含有可塑剂有机醇或矿物油的有机液体混合，由第一个挤出机挤出；100多万分子量的聚乙烯或聚丙烯与包含可塑剂或矿物油的有机液体混合，由第二个挤出机挤出；2～80多万万分子量的聚乙烯或聚丙烯与有机醇或矿物油混合，由第三个挤出机挤出；所述多孔膜是在整个基材厚度及配方方向具有3种不同的离散孔隙度和孔径的膜。

进一步，所述高孔隙率多层膜的制备方法包括：

在第一押出机中，聚乙烯融或聚丙烯化在矿物油中，同时聚乙烯或聚丙烯与矿物油在第二押出机中也融化，混合物将形成各别均匀的熔体；

在室温下冷却成膜，聚乙烯或聚丙烯结构中的油被除去而形成多孔结构；

两台所述押出机均由模头所押出，且两层是在相互接触下挤出模头的。

进一步，所述清除膜油渍的方法包括：

在萃取箱中对油膜进行净化，萃取油渍；

取出经过萃取的物品进行干燥；

将萃取的油渍进行蒸馏储存。

进一步，所述萃取箱为六个(或多个)串联在一起，且第一个萃取箱要比最后一个高。

进一步，将萃取的油渍进行储存具体操作如下：

在6个萃取箱中分别放入待清洁物，通过第一个萃取箱的底部接口对其注入溶解剂，在第一个萃取箱的上部有导流管和第二个萃取箱相连，萃取剂在注满第一个萃取箱后会通过导流管注入第二个萃取箱，同样在第二个萃取箱的上部也有导流管和第三个萃取箱相连，溶解剂会由于高度差依次注满所有的萃取箱，最终溶解剂从最后一个萃取箱中溢出，流入到储存箱中储存，同时对萃取箱不断的注入新的溶解剂。

进一步，在萃取箱中溶解剂会对油膜物上所粘附的油渍及有机物进行萃取，由于一直有新的溶解剂注入到萃取箱中，油膜物会不断被净化，最终油膜物的成分会减少到重量的0.5%，此时停止注入溶解剂，经过净化的物品会被取出放入干燥箱中对其表面残留的溶解剂进行清除，经过使用的溶解剂也放入蒸馏箱中进行蒸馏净化，去除油渍及有机物等物质，以便对其进行循环使用，分离出来的油渍放入储油箱中进行存储，对其进行处理。

进一步，所述多孔膜孔径大小测量方法包括：

确定第一表面孔径，在此表面孔形状为圆形；

确定第二表面孔形状，此表面的孔结构由纤维聚合所决定；

由水力直径和孔径关系式计算孔径大小。

进一步，所述多孔膜含有两个表面,第一表面的孔隙形状是圆形的，孔的直径相当于水力直径孔D_H,表达式如下：

D_{H} = \frac{4 \frac{π D^{2}}{4}}{πD} = D

其中，D_H为水力直径；D为孔的直径。

进一步，所述第二表面的空隙结构由纤维连接的聚合组成，由于孔径不规则性，此表面的孔径通过下式水力直径进行计算:

D_{H} = \frac{4 A}{P}

其中，A为流体流过的截面面积；p为流体湿润的圆周长度。

本发明的厚度定制孔径多孔膜的制备方法，该方法技术工艺简单，操作方便，生产出所需孔径均匀度和孔径分布的多孔基材，提高了工作效率，降低了生产成本，有着很好的应用价值。

附图说明

图1是本发明提供的厚度定制孔径多孔膜的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种微多孔膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

利用三个挤出机进行厚度定制孔径膜的控制；

利用押出机制备微多孔膜；

利用萃取箱清除膜上的油渍；

测量微多孔膜孔径大小。

在本发明实施例中，控制方法包括：

数百万分子量的聚乙烯和含有可塑剂和有机醇的有机液体混合，由第一个挤出机挤出；100多万分子量的聚乙烯与包含可塑剂的有机液体混合，由第二个挤出机挤出；50多万分子量的聚乙烯与有机醇的矿物油混合，由第三个挤出机挤出；所述多孔膜是在整个基材厚度及配方方向具有3种不同的离散孔隙度和孔径的膜。

在本发明实施例中，高孔隙率多层膜的制备方法包括：

在第一押出机中，聚乙烯融化在矿物油中，同时聚乙烯与矿物油在第二押出机中也融化，混合物将形成均匀的熔体；

在室温下冷却成膜，聚乙烯结构中的油被除去而形成多孔结构；

在本发明实施例中，清除膜油渍的方法包括：

在萃取箱中对污染物进行净化，萃取油渍；

取出经过萃取的物品进行干燥；

将萃取的油渍进行蒸馏储存。

在本发明实施例中，萃取箱为六个串联在一起，且第一个萃取箱要比最后一个高出六英寸。

在本发明实施例中，将萃取的油污进行储存具体操作如下：

在本发明实施例中，在萃取箱中溶解剂会对油膜物上所粘附的油脂及有机物进行分离，由于一直有新的溶解剂注入到萃取箱中，油膜物会不断被净化，最终油膜物的成分会减少到重量的0.5%，此时停止注入溶解剂，经过净化的物品会被取出放入干燥箱中对其表面残留的溶解剂进行清除，经过使用的溶解剂也放入蒸馏箱中进行蒸馏净化，去除油脂及有机物等物质，以便对其进行循环使用，分离出来的油渍放入储油箱中进行存储，对其进行处理。

在本发明实施例中，微多孔膜孔径大小测量方法包括：

确定第一表面孔径，在此表面孔形状为圆形；

确定第二表面孔形状，此表面的孔结构由纤维聚合所决定；

由水力直径和孔径关系式计算孔径大小。

在本发明实施例中，微多孔膜含有两个表面,第一表面的孔隙形状是圆形的，孔的直径相当于水力直径孔D_H,表达式如下：

D_{H} = \frac{4 \frac{π D^{2}}{4}}{πD} = D

其中，D_H为水力直径；D为孔的直径。

在本发明实施例中，第二表面的空隙结构由纤维连接的聚合组成，由于孔径不规则性，此表面的孔径通过下式水力直径进行计算:

D_{H} = \frac{4 A}{P}

其中，A为流体流过的截面面积；p为流体湿润的圆周长度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微多孔膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

利用多个挤出机进行厚度定制多层孔径膜的控制；

利用押出机制备微多孔膜；

利用萃取箱清除膜上的油渍；

测量微多孔膜孔径大小。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，挤出机采用2个、3个或者4个；多层孔径膜为2层、3层或4层。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述控制方法包括：

数十至数百万分子量的聚乙烯或聚丙烯和含有分散剂、抗氧化剂、可塑剂和有机醇或矿物油的有机液体混合，由第一个挤出机挤出;100多万分子量的聚乙烯或聚丙烯与分散剂、抗氧化剂、可塑剂和有机醇或矿物油的有机液体混合，由第二个挤出机挤出;2～80多万分子量的聚乙烯或聚丙烯与分散剂、抗氧化剂、有机醇或矿物油混合，由第三个挤出机挤出；所述多孔膜是在整个基材厚度及配方方向具有2种以上不同的离散孔隙度和孔径的膜。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高孔隙率多层膜的制备方法包括：

在第一押出机中，聚乙烯或聚丙烯融化在有机醇或矿物油中，同时聚乙烯或聚丙烯与有机醇或矿物油在第二押出机中也融化，混合物将各别形成均匀的熔体；在室温下冷却成膜，聚乙烯或聚丙烯结构中的油被除去而形成多孔结构；两台所述押出机均由模头所押出，且两层是在相互接触下挤出模头的。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述清除膜油渍的方法包括：

在萃取箱中对油膜进行净化，萃取油渍；

取出经过萃取的物品进行干燥；

将萃取的油渍进行蒸馏储存。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述萃取箱为六个串联在一起，且第一个萃取箱要比最后一个高出六英寸。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将萃取的油进行储存具体操作如下：

在6个萃取箱中分别放入待萃取物，通过第一个萃取箱的底部接口对其注入溶解剂，在第一个萃取箱的上部有导流管和第二个萃取箱相连，萃取剂在注满第一个萃取箱后会通过导流管注入第二个萃取箱，同样在第二个萃取箱的上部也有导流管和第三个萃取箱相连，溶解剂会由于高度差依次注满所有的萃取箱，最终溶解剂从最后一个萃取箱中溢出，流入到储存箱中储存，同时对萃取箱不断的注入新的溶解剂。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在萃取箱中溶解剂会对萃取物上所粘附的油脂及有机物进行萃取，由于一直有新的溶解剂注入到萃取箱中，油渍会不断被萃取，最终油渍的成分会减少到重量的0.5%，此时停止注入溶解剂，经过净化的物品会被取出放入干燥箱中对其表面残留的溶解剂进行干燥清除，经过使用的溶解剂也放入蒸馏箱中进行蒸馏净化，去除油渍及有机物等物质，以便对其进行循环使用，分离出来的油渍放入储油箱中进行存储，对其进行处理。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述隔离膜孔径大小测量方法包括：

确定第一表面孔径，在此表面孔形状为圆形；

确定第二表面孔形状，此表面的孔结构由纤维聚合所决定；

由水力直径和孔径关系式计算孔径大小。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述隔离膜含有两个表面,第一表面的孔隙形状是圆形的，孔的直径相当于水力直径孔D_H,表达式如下：

D_{H} = \frac{4 \frac{π D^{2}}{4}}{πD} = D

其中，D_H为水力直径；D为孔的直径；

所述第二表面的空隙结构由纤维连接的聚合组成，由于孔径不规则性，此表面的孔径通过下式水力直径进行计算:

D_{H} = \frac{4 A}{P}

其中，A为流体流过的截面面积；p为流体湿润的圆周长度。