CN112332019A - 一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及制备膜材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及制备膜材料的方法。本发明的方法极大的提升了材料的耐热性能以及机械性能，尤其是耐穿刺性能，可广泛应用于锂电池多孔隔膜中，也适合于铝塑包装膜中。

Description

一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及制 备膜材料的方法

技术领域

本专利属于聚烯烃树脂领域，具体地，涉及一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及制备膜材料的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和绿色环保等优势，广泛用于便携式电子设备，电动工具，电动车辆及储能等方面。

隔膜在锂离子电池中发挥着重要的作用，其提供了正负极间电解液锂离子传输的通路，同时保证了正负极间的电子绝缘性，对于锂离子电池的常规性能和安全性能起着至关重要的作用。

常规锂离子电池隔膜多以聚烯烃PP，PE材料为首选。随着锂离子电池产业及应用市场的发展，电池的综合性能及安全性能要求越来越高。传统隔膜机械性能较差，在拉伸过程或穿刺过程中容易断裂，从而导致安全事故；除此之外，常规隔膜所使用的基材耐热性能差也是一个安全隐患。

中国专利CN109841779A公开了一种电池隔膜用陶瓷涂层改性，通过硅烷偶联剂对涂层中的无机颗粒修饰，形成交联网络，提高隔膜与陶瓷涂层的结合力，从而提高电池的安全性能。但是未提及是否能提高隔膜的机械性能。

可见，现有技术的电池隔膜材料至少存在以下缺陷：(1)机械性能较差，在拉伸过程或穿刺过程中容易断裂，造成电池生产良品率低，使用中易发生危险事故；(2)采用耐热性能差的基材，更降低了锂离子电池的可靠性。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及制备膜材料的方法，并具体通过以下具体的技术方案得以实现。

本发明提供一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法，包括以下步骤：(1)将硅烷偶联剂与聚烯烃以化学键键合，得到硅烷改性聚烯烃；(2) 将所述硅烷改性聚烯烃作为添加剂加入聚烯烃树脂中；(3)混合得到形成分散体系的混合物。

更进一步地，所述的硅烷偶联剂包括以下结构：YnSiX(4-n)，其中：n 为0～3的整数；X为可水解基团，选自下组：氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基；Y为有机官能团，能与树脂反应，选自下组：乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基、脲基。

更进一步地，所述聚烯烃选自具有一种或以上碳-碳不饱和键的有机单体聚合而成的聚合物。

更进一步地，所述聚烯烃树脂选自具有一种或以上碳-碳不饱和键的有机单体聚合而成的聚合物。

更进一步地，所述聚烯烃树脂还包括多羟基无机材料或者多羟基有机材料。

更进一步地，所述硅烷改性聚烯烃的添加量为总质量的1％～20％。

更进一步地，一种将权利要求1至6中任一项所述的方法制得的混合物应用于制备膜材料的方法，包括以下步骤：(1)将所述硅烷改性聚烯烃加入聚烯烃树脂中；(2)通过湿法工艺或者干法工艺制得所述膜材料；(3)制得的膜材料在湿热环境下进行交联固化。

更进一步地，所述湿法工艺包括以下步骤：(1)将液态烃或小分子物质与硅烷改性聚烯烃、聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀混合物，所述小分子物质采用高沸点烯烃寡聚物；(2)降温进行相分离，压制得膜片；(3)将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向；(4)保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，制得膜材料。

更进一步地，所述的干法工艺包括以下步骤：(1)将聚烯烃树脂、硅烷改性聚烯烃及助剂混合形成均匀熔体(2)挤出时在拉伸应力下形成片晶结构；(3) 热处理片晶结构获得硬弹性的聚烯烃薄膜；(4)在一定温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得膜材料。

更进一步地，膜材料固化时通过湿气固化，硅烷偶联剂可以自身交联，也可以与聚烯烃树脂或其中的多羟基无机材料或者多羟基有机材料产生凝胶或者交联。

本发明的将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法及其制备的膜材料具备如下优点：(1)机械性能优良，抗拉伸和穿刺性佳，用于生产锂离子电池可以提高生产良品率；(2)耐热性能优良，防止锂离子电池温度过高造成局部损坏，避免发生危险事故。

附图说明

关于本发明的优点可以通过以下的专利详述及所附附图得到进一步的了解。所描述的附图只是本专利的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他技术方案皆属于本发明的保护范围。

图1是本发明提供的方法所制造的膜材料示意图；

图2是本发明提供的方法所制造的膜材料包装完成示意图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

实施例一

将PP料干燥后与塑料助剂混合熔融，进入分配器，再经过模头、流延冷却成型、自动测厚、电晕处理、切边收卷等工序。熔融状态的熔体温度以240～250℃，冷却辊温度控制在24℃，膜厚60～70um。测试数据如下表一所示。

实施例二

与实施例1的区别在于，PP料熔融过程中加入2％的硅烷偶联剂与PP以化学键键合的材料(即，硅烷改性聚烯烃材料)(商业牌号BYK23329)，制成薄膜后经过72小时湿热环境交联。测试数据如下表一所示。

实施例三

与实施例1的区别在于，PP料熔融过程中加入8％的硅烷偶联剂与PP以化学键键合的材料(即，硅烷改性聚烯烃材料)(商业牌号BYK24366)，制成薄膜后经过72小时湿热环境交联。测试数据如下表一所示。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种将硅烷改性聚烯烃材料应用于聚烯烃树脂中的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硅烷偶联剂与聚烯烃以化学键键合，得到硅烷改性聚烯烃；

(2)将所述硅烷改性聚烯烃作为添加剂加入聚烯烃树脂中；

(3)混合得到形成分散体系的混合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括以下结构：

Y_nSiX_(4-n)，其中：

n为0～3的整数；

X为可水解基团，选自下组：氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基；

Y为能与树脂反应的有机官能团，选自下组：乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基、脲基。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃选自具有一种或以上碳-碳不饱和键的有机单体聚合而成的聚合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃树脂选自具有一种或以上碳-碳不饱和键的有机单体聚合而成的聚合物。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚烯烃树脂还包括组分：多羟基无机材料或多羟基有机材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅烷改性聚烯烃的添加量为总质量的1％～20％。

7.一种将权利要求1至6中任一项所述的方法制得的混合物应用于制备膜材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所述硅烷改性聚烯烃加入聚烯烃树脂中；

(2)通过湿法工艺或者干法工艺制得所述膜材料。

(3)制得的膜材料在湿热环境下进行交联固化。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述湿法工艺包括以下步骤：

(1)将液态烃或高沸点小分子物质与硅烷改性聚烯烃、聚烯烃树脂混合，加热熔融后，形成均匀混合物；

(2)降温进行相分离，压制得膜片；

(3)将膜片加热至接近熔点温度，进行双向拉伸使分子链取向；

(4)保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，制得膜材料。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的干法工艺包括以下步骤：

(1)将聚烯烃树脂、硅烷改性聚烯烃及助剂混合形成均匀熔体；

(2)挤出时在拉伸应力下形成片晶结构；

(3)热处理片晶结构获得硬弹性的聚烯烃薄膜；

(4)在一定温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得膜材料。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：膜材料交联固化时通过湿气固化，硅烷偶联剂可以自身交联，也可以与聚烯烃树脂或其中的多羟基无机材料或者多羟基有机材料产生凝胶或者交联。

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