CN110551309A - 一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺。其中，所述设备包括多孔膜材料放卷装置、导引装置、多级联动电晕处理机、光引发剂浸渍装置、光引发剂干燥装置、多孔膜材料接枝液浸渍装置、薄膜放卷装置、紫外光接枝装置、水洗装置、轧干导引装置、多孔膜材料干燥装置、薄膜收卷装置、多孔膜材料收卷装置及导布辊。利用上述设备的接枝工艺为：先通过多级联动电晕处理机进行电晕处理，然后通过光引发剂浸渍装置定量浸渍光引发剂溶液，干燥后浸渍烯类单体接枝液，通过多层膜材牵引装置在无氧空间中将多孔膜材料与两层高透光薄膜呈三明治结构紧密叠加一起，进行紫外光接枝处理，过程进行恒温冷却水喷淋处理，最后三层叠加材料洗涤、干燥收卷。本发明制得的接枝多孔膜材料性能均匀一致、产生的均聚物少、烯类单体利用率高，具有良好的技术效果。

Description

一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺

技术领域

本发明涉及多孔膜材料表面接枝改性技术领域，具体涉及一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺。

背景技术

目前多孔膜材料已在材料领域发挥着越来越重要的作用，人们对多孔膜材料的性能和功能化要求也越来越高。然而，由于许多多孔膜材料由于自身构成材料的固有表面性质，如表面能太低、呈惰性及憎水性，导致多孔膜材料的亲水性、相容性等较差，从而限制了多孔膜材料的应用领域。

如多孔膜材料之一高性能电池隔膜，电池隔膜是二次电池的关键材料之一，其性能好坏直接影响着二次电池的综合性能。二次电池包括镍氢电池、镍锌电池、锌银电池、锌空电池、锂离子电池等，这些类型电池对电池隔膜的性能要求类似，如有良好的化学稳定性、亲润性、机械强度、透气性和小孔径高孔率的结构特点，只是在要求程度上不完全一致。处于同类因素考虑水处理膜材、液体过滤材料、离子交换膜材等多孔膜材料对表面亲润性改性等性能要求也越来越高，因此多孔膜材料的改性处理成为研究热点之一，多孔膜材料的改性处理是指在不改变材料的本体性能的前提下，赋予其表面新的功能，如亲水性、抗静电性、相容性等，目前主要的方法有表面活性剂、电晕、等离子体、高能辐照、氟化、磺化、烯类单体接枝等处理手段，使其具有优良的亲润性，其中烯类单体接枝处理是处理效果非常理想的手段之一。

烯类单体接枝处理方法包括：辐射接枝、紫外光接枝、共聚合法接枝、化学接枝，专利CN101740745B公开了一种聚烯烃非织造布碱性电池隔膜的电子束辐射接枝制备新工艺，该工艺以聚烯烃非织造布为基材，使吸附有烯类单体水溶液的聚烯烃非织造布通过电子束辐射装置进行电子束辐射，该工艺实现了连续操作、接枝单体利用率高、产品性能均匀；专利CN1399594公开了在聚烯烃制品上制造丙烯酸接枝聚合物的方法，该方法将聚烯烃制品浸渍于光引发剂在挥发性溶剂中形成的溶液中，在合适的空气或惰性气氛下对聚烯烃制品进行紫外线照射，使丙烯酸接枝到聚烯烃制品表面；专利CN1380344公开了一种聚烯烃塑料熔融接枝单体的力化学方法，该方法将烯类单体溶于溶剂乙醇等中，与聚烯烃粉料混合均匀，使用带有超声波发生器的挤出机进行挤出接枝，获得聚烯烃戒指共聚物或聚合物。通过以上接枝处理方法进行电池隔膜等多孔膜材料烯类单体接枝处理，虽然在性能方面能达到预期的效果和目的，但是存在设备造价昂贵、连续化生产控制难、接枝单体溶液浪费严重、生产综合成本高等问题。

对多孔膜材料进行紫外光接枝改性处理是一种比较有效的手段，具有两个突出的特点：（1）紫外光对多孔膜材料的穿透力差，接枝反应可严格控制在材料的表面或亚表面进行，不会损坏材料的本体性能；（2）紫外辐射的光源及设备成本低。

紫外光接枝改性特点突出，采用该技术进行多孔膜材料的研究成为热点之一。江南大学化学与材料工程学院白绘宇等人开展的紫外光辐射法表面接枝改性PET膜（光谱实验室，2010年1月第27卷第1期P32～P36）中先将PET膜裁成2cm×2cm的正方试样，经甲醇振荡清洗后真空干燥24h后使用，放在含有二苯甲酮的丙酮溶液中2h以上，干燥后放入盛有一定量无氧丙烯酸溶液的称量瓶中，密封后，用紫外灯照射接枝，此研究工艺复杂、周期长、接枝液浪费大，实验室研究可行，对多孔膜材料连续接枝运行指导意义不大；上海交通大学吕晓渊等人开展的锂离子电池隔膜的紫外辐照接枝改性（功能材料，2012年第43卷第1期P112～P115）中将PE隔膜剪成5cm×2cm的长条，用丙酮超声波洗涤20min，50下真空干燥12h，用两片载玻片将表面具有丙烯酸甲酯的PE隔膜压紧，然后在紫外灯下辐照接枝一定时间，该过程实现了较好的效果，但是此过程周期长，使用装置很难实现连续化；湖北工业大学化学与环境工程学院的孙义明等人开展的丙烯酸在PP膜表面的紫外光辐射接枝（湖北工业大学学报，2005年第20卷第4期P62～P64）中采用湖北工业大学研制的DGJ-I型光接枝反应器，实现了紫外灯外置，通过滚筒实现了连续化运行，但是长时间工作时其里面的石英玻璃片与接枝气氛相接触面，会出现大量聚合物，会严重影响紫外光的辐照，进而影响多孔膜材料的接枝效果。

紫外光接枝虽然具有设备造价相对较低等突出特点，但是对设备和其工艺控制条件要求苛刻，存在光照强度变化、波长控制等难以克服的一致性问题。因此未见大量关于多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺的相关报道。

前述紫外光接枝的研究在实验室虽然取得较好的效果，存在这样那样的问题，只是停留在实验室阶段，而大规模生产中不能广泛的使用，其原因在于：（1）多孔膜材料的预处理时间长、工艺复杂、周期长、接枝液浪费大，实验室研究可行，对多孔膜材料连续接枝运行指导意义不大；（2）接枝装置短时间使用可以，长时间工作时透光材料与接枝气氛相接触面，会出现大量聚合物，聚合物会严重影响紫外光的辐照，进而严重影响多孔膜材料的接枝效果，无法满足长时间大规模生产的需要。为此需要设计一种与多孔膜材料相适应的紫外光接枝设备及其接枝工艺，来实现多孔膜材料进行紫外光接枝大规模生产的需要。

发明内容

为克服上述设备及技术方法的不足之处，本发明提供了一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺，保证了具有设备投资小、工艺流程简单连续、可实现稳定的工业化生产，多孔膜材料接枝改性性能均匀一致、产生的均聚物少、烯类单体利用率高、综合成本低，具有广阔工业化应用前景。

为实现上述本发明目的，本发明采取的技术方案是：一种多孔膜材料紫外光接枝设备，包括多孔膜材料放卷装置、导引装置、多级联动电晕处理机、光引发剂浸渍装置、光引发剂干燥装置、多孔膜材料接枝液浸渍装置、薄膜放卷装置、紫外光接枝装置、水洗装置、轧干导引装置、多孔膜材料干燥装置、薄膜收卷装置、多孔膜材料收卷装置及导布辊；所述多孔膜材料接枝液浸渍装置中设有烯类单体接枝液浸渍装置、多层膜材叠加牵引装置、除氧装置；所述紫外光接枝装置由紫外灯、冷却水供储装置、冷却水喷淋装置构成。

本发明技术方案一种多孔膜材料紫外光接枝设备中过程控制带有恒张力同步控制系统。

多级联动电晕处理机由2台或2台以上电晕处理机构成，多级联动电晕处理机的装置上安有排风装置，电晕处理机在常温下对干燥空气进行放电；多级联动电晕处理机位于光引发剂浸渍装置前面。采用多级联动电晕处理机，目的：一是产生所需的自由基和过氧基团，提高在多孔膜材料附着烯类单体接枝液后进行紫外光接枝的效果，降低设备投入；二是提高光引发剂的附着效果。

光引发剂干燥装置位于光引发剂浸渍装置与多孔膜材料接枝液浸渍装置之间，光引发剂干燥装置上安有排风装置，干燥温度在30～60℃范围内，干燥温度范围的限定，避免和减少多孔膜材料经电晕处理产生的自由基和过氧基团的损失，提高后续接枝反应效果。

多层膜材叠加牵引装置固定于多孔膜材料接枝液浸渍装置中，将两层高透光薄膜与浸有接枝液的多孔膜材料无氧叠加牵引至紫外光接枝装置；叠加牵引装置上的两牵引辊保持一定的间隙，间隙大小比两层高透光薄膜与多孔膜材料叠加总厚度小0.05～0.1mm。多层膜材叠加牵引装置及叠加牵引装置上的两牵引辊保持一定的间隙保证了：在无氧空间中将浸有接枝液的多孔膜材料与两层高透光薄膜呈三明治结构紧密叠加一起，高透光薄膜在多孔膜材料的两侧；定量了多孔膜材料中烯类单体接枝液的量；实现了过量接枝液向两层高透光薄膜多余宽幅间平铺，完成液体密封隔绝空气中氧的作用。

多孔膜材料接枝液浸渍装置中的烯类单体接枝液浸渍装置，包括烯类单体接枝液浸渍槽、接枝液储料罐和两者之间的泵阀，烯类单体接枝液浸渍装置具有加热恒温功能。设置加热恒温功能目的使烯类单体接枝液在无氧状态下实现40～65℃的接枝温度范围，使多孔膜材料的自由基和过氧基团发挥作用，初步实现多孔膜材料的接枝反应，提高了设备对多孔膜材料材料的整体接枝效果。

紫外光接枝装置所用紫外灯的波长为290～420nm，单只紫外灯的输出功率为60～120w/cm；紫外灯不与接枝液氛围接触，位于高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，与高透光薄膜平行距离为10～20cm；所述紫外光接枝装置中的冷却水供储装置位于紫外光接枝装置的底端，实现喷淋冷却水全部回流使用；所述紫外光接枝装置中冷却水喷淋装置分布在高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，与紫外灯错位平行分布，喷淋口距高透光薄膜平行距离为0.5～5cm，冷却水沿高透光薄膜非接触多孔膜材料面整幅宽均匀流淌，冷却水喷淋流量0.50～3m³/h。紫外灯外置不与接枝液氛围接，防止了烯类单体在紫外灯管表面聚合影响紫外灯的发光效果，保证了紫外灯能量一致性发挥；冷却水缓冲平衡了紫外光对多孔膜材料和接枝液的影响：紫外灯在工作时，由于功率相对较大，会产生大量的热，这些热量若直接作用到高透光薄膜和多孔膜材料上，易造成高透光薄膜或多孔膜材料变形或收缩，使多孔膜材料上的接枝液快速挥发干涸，同时使空气中的氧快速与多孔膜材料上的接枝液接触，使接枝反应无法进行，严重影响接枝效果；恒温冷却水通过喷淋装置连续喷淋，沿高透光薄膜非接触多孔膜材料面整幅宽均匀流淌，冷却水带走了紫外灯要作用到膜材料上的热量，缓冲平衡了紫外灯产生的热对高透光薄膜和多孔膜材料的影响，不仅使高透光薄膜与多孔膜材料充分保持湿润紧贴密封状态，同时使多孔膜材料中的接枝液处于恒温状态，保证了接枝效果的一致性和连续性。

水洗装置位于紫外光接枝装置后面，包括两个高透光薄膜水洗装置和一个多孔膜材料水洗装置，高透光薄膜水洗装置与薄膜收卷装置直接相连，薄膜收卷装置下方有接液槽；多孔膜材料水洗装置经过多孔膜材料干燥装置后，与多孔膜材料收卷装置相连。

采用上述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，进行多孔膜材料紫外光接枝工艺，包括下述步骤：使用导引材料将卷状多孔膜材料以展开状态经导引装置，通过多级联动电晕处理机，进行电晕处理；然后通过光引发剂浸渍装置定量浸渍光引发剂溶液，进入光引发剂干燥装置干燥；将干燥好的含有光引发剂多孔膜材料通过导布辊导引进入无氧多孔膜材料接枝液浸渍装置，经导布辊进入烯类单体接枝液浸渍装置，浸渍一定温度的烯类单体接枝液，通过多层膜材牵引装置，在无氧空间中将浸有接枝液的多孔膜材料与两层高透光薄膜呈三明治结构紧密叠加一起，高透光薄膜在多孔膜材料的两侧；将叠加的材料通过导布辊进入紫外光接枝装置，进行紫外光接枝处理，过程采用一定流量冷却水进行恒温冷却水喷淋处理；最后将接枝完毕的三层叠加材料经导布辊和导引装置分别引入水洗装置进行洗涤，其中，两层高透光薄膜洗涤干净后各自经轧干导引装置直接用薄膜收卷机收卷，而多孔膜材料清洗完毕后经轧干导引装置进入多孔膜材料干燥装置干燥，完毕后用多孔膜材料收卷装置收卷接枝好的多孔膜材料。

以质量计，所述烯类单体接枝液中含烯类单体2～40%、润湿剂0.02～0.2%、还原剂0～0.8%、水余量；所述光引发剂溶液中含光引发剂0.03～5%、无水乙醇余量；烯类单体接枝液的温度40～65℃。

其中，所述烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、氨基磺酸、烯基磺酸中的一种或两种。

所述润湿剂为烷基酚醚二磺酸钠、烷基磺酸钠中的一种或两种。

所述还原剂为偏重亚硫酸钠、硫酸亚铁中的一种。

所述光引发剂为二苯甲酮。

所述高透光薄膜为PET高透光薄膜、PE高透光薄膜、PP高透光薄膜中的一种；高透光薄膜厚度为10～60um；薄膜整体幅宽为多孔膜材料幅宽加上30～40cm，运行时高透光薄膜的两边各宽于多孔膜材料15cm以上。

所述冷却水为去离子水，水温40～70℃。

所述的接枝工艺，通过多层膜材叠加牵引装置对多孔膜材料浸渍烯类单体接枝液定量控制，并实现对高透光薄膜边缘水封。

上述一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺，主要应用于包括锂电池隔膜、镍氢电池隔膜、碱性电池隔膜、液体过滤膜材、水处理膜材的接枝改性处理。

本发明中，作为接枝的多孔膜材料可由天然高分子或合成高分子材料制成、涂层，或由合成高分子纤维材料通过湿法造纸、干法梳理及拉丝成形的方式制成，适应本发明方法产业化应用主要多孔膜材料为聚烯烃微孔膜、湿法造纸成型无纺布、干法梳理成型无纺布及其他类型结构的无纺布或涂层复合物。

本发明有益效果：

（1）在本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，在光引发剂浸渍装置前面设置多级联动电晕处理机采用多级联动电晕处理机：产生了所需的自由基和过氧基团，提高在多孔膜材料附着烯类单体接枝液后进行紫外光接枝的效果，降低了设备投入；提高了光引发剂的附着效果，使光引发剂均匀地分布在多孔膜材料的表面，保证了后续紫外光接枝的有效性。

（2）本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，在多孔膜材料接枝液浸渍装置中的烯类单体接枝液浸渍装置具有加热恒温功能，设置的加热恒温功能使烯类单体接枝液在无氧状态下实现40～65℃的有效接枝温度范围，使多孔膜材料经电晕处理产生的自由基和过氧基团发挥作用，初步实现多孔膜材料的接枝反应，提高了设备对多孔膜材料材料的整体接枝效果。

（3）在本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，多层膜材叠加牵引装置的设置，减小了设备无氧空间的体积，降低了设备制造成本和多孔膜材料的接枝运行成本：在多孔膜材料接枝液浸渍装置这个较小的无氧空间中，多层膜材叠加牵引装置将浸有接枝液的多孔膜材料与两层高透光薄膜呈三明治结构无气泡紧密叠加一起，高透光薄膜在多孔膜材料的两侧，高透光薄膜起密封作用，实现紫外光接枝反应过程中多孔膜材料中的接枝液无空气中氧溶入影响接枝效果；叠加牵引装置上的两牵引辊保持一定的间隙定量了多孔膜材料中烯类单体接枝液的量，实现了过量接枝液向两层高透光薄膜多余宽幅间平铺，完成了液体密封隔绝空气中氧的作用，保证了紫外光接枝反应效果；使用多层膜材叠加牵引装置定量了多孔膜材料上烯类单体接枝液附着量，用多孔膜材料替代了其他方法过程中的反应溶液容器，缩小了浴比，大幅度提高了烯类接枝单体的利用率，预防了烯类单体接枝液的均聚，极大降低了多孔膜材料接枝处理的综合成本，而接枝率可以通过调节烯类单体接枝液的浓度、多孔膜材料对烯类单体接枝液的吸附量以及展开运动的速度来控制。

（4）在本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，紫外灯不与接枝液氛围接触，位于高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，防止了烯类单体在紫外灯管表面聚合影响紫外灯的发光效果，保证了紫外灯能量一致性发挥；冷却水喷淋装置分布在高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，与紫外灯错位平行分布，恒温冷却水通过喷淋装置连续喷淋，沿高透光薄膜非接触多孔膜材料面整幅宽均匀流淌，缓冲平衡了紫外灯产生的热对高透光薄膜和多孔膜材料的影响，避免了紫外灯在工作时产生大量的热造成高透光薄膜或多孔膜材料变形或收缩等现象的发生，使多孔膜材料上的接枝液快速挥发干涸，不仅使高透光薄膜与多孔膜材料充分保持湿润紧贴密封状态，同时使多孔膜材料中的接枝液处于恒温状态，保证了接枝效果的一致性和连续性。

（5）在本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，

紫外光接枝装置后面设置了水洗装置，包括两个高透光薄膜水洗装置和一个多孔膜材料水洗装置，高透光薄膜水洗装置与薄膜收卷装置直接相连，多孔膜材料水洗装置经过多孔膜材料干燥装置后，与多孔膜材料收卷装置相连：这样高透光薄膜清洗干净收卷后，进行重复使用3到5次，大大降低了多孔膜材料接枝处理的综合成本；接枝后的多孔膜材料经水洗干燥，得到目标产品。

（6）在本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺中，接枝设备的过程控制中带有恒张力同步控制系统，保证了多孔膜材料在整个接枝反应过程处于稳定同步张进状态，使材料处于平整的展开状态，提高了接枝效果的一致性和连续性。

（7）本发明提供的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺，可以应用于包括锂电池隔膜、镍氢电池隔膜、碱性电池隔膜、液体过滤膜材、水处理膜材的接枝改性处理。

引用文献

非专利文献1：湖北工业大学学报，2005年8月第20卷第4期，P62～64，丙烯酸在PP膜表面的紫外光辐射接枝；

非专利文献2：印染（2008 NO21），PE/PP非织造布的次辉光放电接枝改性；

非专利文献3：高分子材料科学与工程，1997年5月第13卷第3期，P16～19，聚丙烯纤维与丙烯酸辐射接枝共聚反应的研究；

非专利文献4：河南工程学院报（自然科学版），2009年第21卷第1期，丙烯酸接枝改性丙纶纺粘非织造布探讨；

非专利文献5：高分子材料科学与工程，2004年第20卷第6期，P153～156，用于除去浓缩果汁中微量重金属的螯合纤维的研制——（I）PP无纺布紫外接枝丙烯酸的条件及性能。

专利文献1：中国专利，CN102108635 B，辐照接枝丙烯酸制备电池隔膜材料的方法；

专利文献2：中国专利，CN1070202 A，聚合的薄膜；

专利文献3：中国专利，CN1399594 A，接枝聚合、隔片和包括此隔片的蓄电池；

专利文献4：中国专利，CN103319747 A，一种电池隔膜材料接枝处理设备及接枝处理方法；

专利文献5：中国专利，CN101725044 A，用于提高织物吸附性的处理方法及其设备；

专利文献6：中国专利，CN103041761 A，聚合物材料表面紫外光接枝的装置；

专利文献7：中国专利，CN1607213 A，用一步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法；

专利文献8：中国专利，CN1607214 A，用二步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法。

附图说明

图1是本发明一种多孔膜材料紫外光接枝设备结构示意图，包括多孔膜材料27放卷装置1、导引装置2、多级联动电晕处理机3、光引发剂浸渍装置4、光引发剂干燥装置5、多孔膜材料接枝液浸渍装置6、薄膜放卷装置7、紫外光接枝装置8、水洗装置9、轧干导引装置10、多孔膜材料干燥装置11、薄膜收卷装置12、多孔膜材料收卷装置13、导布辊14、多级联动电晕处理机上的排风装置15、光引发剂干燥装置上的排风装置16、烯类单体接枝液浸渍装置17、多层膜材叠加牵引装置18、除氧装置19、烯类单体接枝液浸渍槽20、接枝液储料罐21、泵阀22、紫外灯23、冷却水供储装置24、冷却水喷淋装置25、接液槽26，其中水洗装置包括高透光薄膜28水洗装置9-1、多孔膜材料水洗装置9-2。

图2是经本发明制得接枝多孔膜材料的接枝效果SEM形貌图。

图3是未进行接枝多孔膜材料的SEM形貌图。

图4是使用对比专利制得接枝多孔膜材料的接枝效果SEM形貌图。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进一步清楚、完整的描述，实施例中所使用的具体操作都为本领域技术人员在一定范围内的常规技术选择，并可以对不同的产品进行调整，具体可参考引用文献，为本领域的常用技术手段，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种多孔膜材料紫外光接枝设备，包括多孔膜材料27放卷装置1、导引装置2、多级联动电晕处理机3、光引发剂浸渍装置4、光引发剂干燥装置5、多孔膜材料接枝液浸渍装置6、薄膜放卷装置7、紫外光接枝装置8、水洗装置9、轧干导引装置10、多孔膜材料干燥装置11、薄膜收卷装置12、多孔膜材料收卷装置13及导布辊14。

多级联动电晕处理机3的装置上安有排风装置15，位于光引发剂浸渍装置4前面。

光引发剂干燥装置5位于光引发剂浸渍装置4与多孔膜材料接枝液浸渍装置6之间，光引发剂干燥装置5上安有排风装置16。

多孔膜材料接枝液浸渍装置6中设有烯类单体接枝液浸渍装置17、多层膜材叠加牵引装置18、除氧装置19；

多孔膜材料接枝液浸渍装置6中的烯类单体接枝液浸渍装置17，包括烯类单体接枝液浸渍槽20、接枝液储料罐21和两者之间的泵阀22，烯类单体接枝液浸渍装置17具有加热恒温功能。

紫外光接枝装置8由紫外灯23、冷却水供储装置24、冷却水喷淋装置25构成。

水洗装置9位于紫外光接枝装置8后面，包括两个高透光薄膜28水洗装置9-1和一个多孔膜材料水洗装置9-2，高透光薄膜28水洗装置9-1与薄膜收卷装置12直接相连，薄膜收卷装置12下方有接液槽26；多孔膜材料水洗装置9-2经过多孔膜材料干燥装置11后，与多孔膜材料收卷装置13相连。

一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其过程控制中带有恒张力同步控制系统，在进行多孔膜材料27紫外光接枝时，设备处于恒张力同步控制状态。

采用上述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，进行多孔膜材料紫外光接枝工艺步骤：

（1）配置烯类单体水溶液（具体配比见表1），注入接枝液储料罐21中，通过泵阀22控制流入烯类单体接枝液浸渍槽20中。

（2）将光引发剂干燥装置的温度、烯类单体接枝液的温度、冷却水温度升到设定温度（具体温度设定见表1）。

（3）使用导引材料将多孔膜材料放卷装置1上的卷状多孔膜材料27以展开状态经导引装置2，通过多级联动电晕处理机3，进行电晕处理；然后通过光引发剂浸渍装置4定量浸渍光引发剂溶液（具体比例见表1），进入光引发剂干燥装置5干燥；将干燥好的含有光引发剂多孔膜材料通过导布辊14导引进入无氧多孔膜材料接枝液浸渍装置6，经导布辊14进入烯类单体接枝液浸渍装置17，浸渍一定温度的烯类单体接枝液，通过多层膜材牵引装置18，在无氧空间中将浸有接枝液的多孔膜材料27与两层宽于多孔膜材料30cm的高透光薄膜28呈三明治结构紧密叠加一起，高透光薄膜28在多孔膜材料27的两侧，叠加牵引装置18上的两牵引辊间隙大小比两层高透光薄膜与多孔膜材料叠加总厚度小0.07mm；将叠加的材料通过导布辊14进入紫外光接枝装置8，进行紫外光接枝处理，过程采用一定流量冷却水（冷却水具体流量见表1）进行恒温冷却水喷淋处理，冷却水喷淋口距高透光薄膜平行距离为2cm，；最后将接枝完毕的三层叠加材料经导布辊14和导引装置2分别引入水洗装置9进行洗涤，其中，两层高透光薄膜28（高透光薄膜类型和厚度，具体见表1）洗涤干净后各自经轧干导引装置10直接用薄膜收卷机12收卷，而多孔膜材料27清洗完毕后经轧干导引装置10进入多孔膜材料干燥装置11干燥，完毕后用多孔膜材料收卷装置13收卷接枝好的多孔膜材料，过程可根据接枝效果进行速度调整。

接枝运行时，紫外光接枝装置8所用紫外灯23的波长为365nm，单只紫外灯的输出一定的功率（具体见表1）；紫外灯与高透光薄膜保持一定的平行距离（具体见表1）。

多孔膜材料接枝率见表1，本法明制得接枝多孔膜材料的接枝效果SEM形貌图见图2，未进行接枝多孔膜材料的SEM形貌图见图3。

采用10%浓度的丙烯酸单体接枝液、以2%的二苯甲酮为光引发剂，使用本发明申请和中国专利CN1607213A用一步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法，进行接枝试验对比，制得的接枝多孔膜材料镍氢电池隔膜的性能指标对比见表2。

表2

项目	本发明指标	中国专利CN1607213A指标
			接枝率（%）	5.8	5.6
拉伸强度（N/m）	4100	4150
			电解液吸液率（%）	225	200
10min电解液吸液速度（mm）	75	73
			面电阻（Ω·cm<sup>2</sup>）	0.058	0.066
120℃30%KOH破坏120min后10min电解液吸液速度（mm）	73	55

采用20%浓度的丙烯酸单体接枝液、以2%的二苯甲酮为光引发剂，使用本发明申请和中国专利CN1607213A用一步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法，进行接枝试验对比，制得的接枝多孔膜材料锂离子电池隔膜的性能指标对比见表3。

表3

项目	本发明指标	中国专利CN1607213A指标
			接枝率（%）	4.6	4.7
隔膜的润湿性，接触角（º）	8	22
			透气性（sec/100ml）	89	120
孔率（%）	55	50
			电阻（Ω·cm<sup>2</sup>）	0.11	0.18

图4为中国专利CN1607213A用一步法对高分子材料表面紫外光引发接枝的方法，制得接枝多孔膜材料的接枝效果SEM形貌图。

从表1接枝率、表2指标对比、表3指标对比、图2接枝效果、未进行接枝处理图3及图4接枝效果结果看，使用本申请所述的一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺制得的接枝多孔膜材料性能均匀一致、性能更优、产生的均聚物少、烯类单体利用率高，具有良好的技术效果。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：所述设备包括多孔膜材料放卷装置、导引装置、多级联动电晕处理机、光引发剂浸渍装置、光引发剂干燥装置、多孔膜材料接枝液浸渍装置、薄膜放卷装置、紫外光接枝装置、水洗装置、轧干导引装置、多孔膜材料干燥装置、薄膜收卷装置、多孔膜材料收卷装置及导布辊；所述多孔膜材料接枝液浸渍装置中设有烯类单体接枝液浸渍装置、多层膜材叠加牵引装置、除氧装置；所述紫外光接枝装置由紫外灯、冷却水供储装置、冷却水喷淋装置构成。

2.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：多级联动电晕处理机由2台或2台以上电晕处理机构成，多级联动电晕处理机的装置上安有排风装置，电晕处理机在常温下对干燥空气进行放电；多级联动电晕处理机位于光引发剂浸渍装置前面。

3.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：光引发剂干燥装置位于光引发剂浸渍装置与多孔膜材料接枝液浸渍装置之间，光引发剂干燥装置上安有排风装置，干燥温度在30～60℃范围内。

4.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：多层膜材叠加牵引装置固定于多孔膜材料接枝液浸渍装置中，将两层高透光薄膜与浸有接枝液的多孔膜材料无氧叠加牵引至紫外光接枝装置；叠加牵引装置上的两牵引辊保持一定的间隙，间隙大小比两层高透光薄膜与多孔膜材料叠加总厚度小0.05～0.1mm。

5.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：所述多孔膜材料接枝液浸渍装置中的烯类单体接枝液浸渍装置，包括烯类单体接枝液浸渍槽、接枝液储料罐和两者之间的泵阀，烯类单体接枝液浸渍装置具有加热恒温功能。

6.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：所述紫外光接枝装置所用紫外灯的波长为290～420nm，单只紫外灯的输出功率为60～120w/cm；紫外灯不与接枝液氛围接触，位于高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，与高透光薄膜平行距离为10～20cm；所述紫外光接枝装置中的冷却水供储装置位于紫外光接枝装置的底端，实现喷淋冷却水全部回流使用；所述紫外光接枝装置中冷却水喷淋装置分布在高透光薄膜非接触多孔膜材料的面，与紫外灯错位平行分布，喷淋口距高透光薄膜平行距离为0.5～5cm，冷却水沿高透光薄膜非接触多孔膜材料面整幅宽均匀流淌，冷却水喷淋流量0.50～3m³/h。

7.根据权利要求1所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备，其特征在于：水洗装置位于紫外光接枝装置后面，包括两个高透光薄膜水洗装置和一个多孔膜材料水洗装置，高透光薄膜水洗装置与薄膜收卷装置直接相连，薄膜收卷装置下方有接液槽；多孔膜材料水洗装置经过多孔膜材料干燥装置后，与多孔膜材料收卷装置相连，优选的，所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备的过程控制中带有恒张力同步控制系统。

8.使用权利要求1～7之一所述设备进行多孔膜材料紫外光接枝工艺，其特征是，该工艺包括下述步骤：使用导引材料将卷状多孔膜材料以展开状态经导引装置，通过多级联动电晕处理机，进行电晕处理；然后通过光引发剂浸渍装置定量浸渍光引发剂溶液，进入光引发剂干燥装置干燥；将干燥好的含有光引发剂多孔膜材料通过导布辊导引进入无氧多孔膜材料接枝液浸渍装置，经导布辊进入烯类单体接枝液浸渍装置，浸渍一定温度的烯类单体接枝液，通过多层膜材牵引装置，在无氧空间中将浸有接枝液的多孔膜材料与两层高透光薄膜呈三明治结构紧密叠加一起，高透光薄膜在多孔膜材料的两侧；将叠加的材料通过导布辊进入紫外光接枝装置，进行紫外光接枝处理，过程采用一定流量冷却水进行恒温冷却水喷淋处理；最后将接枝完毕的三层叠加材料经导布辊和导引装置分别引入水洗装置进行洗涤，其中，两层高透光薄膜洗涤干净后各自经轧干导引装置直接用薄膜收卷机收卷，而多孔膜材料清洗完毕后经轧干导引装置进入多孔膜材料干燥装置干燥，完毕后用多孔膜材料收卷装置收卷接枝好的多孔膜材料；

以质量计，所述烯类单体接枝液中含烯类单体2～40%、润湿剂0.02～0.2%、还原剂0～0.8%、水余量；所述光引发剂溶液中含光引发剂0.03～5%、丙酮或无水乙醇余量；烯类单体接枝液的温度40～65℃；

其中，所述烯类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、氨基磺酸、烯基磺酸中的一种或两种；

所述润湿剂为烷基酚醚二磺酸钠、烷基磺酸钠中的一种或两种；

所述还原剂为偏重亚硫酸钠、硫酸亚铁中的一种；

所述光引发剂为二苯甲酮；

所述高透光薄膜为PET高透光薄膜、PE高透光薄膜、PP高透光薄膜中的一种；高透光薄膜厚度为10～60um；薄膜整体幅宽为多孔膜材料幅宽加上30～40cm，运行时高透光薄膜的两边各宽于多孔膜材料15cm以上；

所述冷却水为去离子水，水温40～70℃。

9.根据权利要求8所述的接枝工艺，其特征在于：通过多层膜材叠加牵引装置对多孔膜材料浸渍烯类单体接枝液定量控制，并实现对高透光薄膜边缘水封。

10.如权利要求1和7所述一种多孔膜材料紫外光接枝设备及其接枝工艺：所述应用包括锂电池隔膜、镍氢电池隔膜、碱性电池隔膜、液体过滤膜材、水处理膜材的接枝改性处理。