CN112490582A - 高机械强度高韧性隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高机械强度高韧性隔膜及其制备方法，制备方法包括：将超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯混合均匀，得到聚乙烯混合物，再向聚乙烯混合物加入弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂并采用双螺杆挤出机挤出，然后先后依次进行铸片、纵向拉伸、第一次横拉、萃取、第二次横拉和热处理，得到高机械强度高韧性隔膜，其中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为150～250万，所述低密度聚乙烯的密度为0.91‑0.93g/cm3，本发明通过同超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯弹性体材料的结合，解决机械强度愈高，而伸长率愈小的问题。
Description
技术领域
本发明属于电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种高机械强度高韧性隔膜及其制备方法。
背景技术
锂电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过，让电解液中的离子在正负极之间自由通过；
目前聚烯烃微孔膜的制备方法有湿法和干法两种，由于湿法得到的产品性能优异，因此现在大多使用湿法制备。使湿法隔膜因经过双向拉伸获得微孔，已经具备较高的抗拉强度，但同时由于其分子链在较高程度下被拉伸取向，使隔膜存在断裂伸长率过低、穿刺后形变小等缺点，因此易直接破坏。
机械强度是聚合物成型制品成为质量指标，现有的聚烯烃微孔膜机械强度和断裂延伸率无法实现双高，当实现高机械强度时，断裂延伸率会相对降低，当实现高断裂延伸率时，机械强度会相对降低。
为了解决上述机械强度愈高，而伸长率愈小的问题，本发明提供一种高机械强度高延伸率的隔膜。
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高机械强度高韧性隔膜的制备方法，该制备方法能够解决机械强度愈高，而伸长率愈小的问题。
本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的高机械强度高韧性隔膜，该高机械强度高韧性隔膜以超高分子量聚乙烯、低密度聚乙烯、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂混合制备而成。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种高机械强度高韧性隔膜的制备方法，包括：
将超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯混合均匀，得到聚乙烯混合物，再向聚乙烯混合物加入弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂并采用双螺杆挤出机挤出，然后先后依次进行铸片、纵向拉伸、第一次横拉、萃取、第二次横拉和热处理，得到高机械强度高韧性隔膜，其中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为150～250万，所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3，按质量份数计，所述超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯的比为3:1，按质量份数计，所述聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为(10～30)：(0.5～3)：(60～80)：(0.5～1)。
在上述技术方案中，所述弹性体材料为SBS(聚乙烯系热塑性弹性体)、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、TPE(热塑性弹性体)、TPO(聚烯烃热塑性弹性体)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、PPE(乙丙橡胶)、TPEE(热塑性聚酯弹性体)和氯磺化聚乙烯中的一种或多种的混合物。
在上述技术方案中，所述成孔剂为石蜡油。
在上述技术方案中，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯]和十八烷-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯中的一种或任意比例的混合物。
在上述技术方案中，双螺杆挤出机挤出的温度为130～230℃，螺杆的转速为30～150rpm。
在上述技术方案中，所述铸片的温度为30～80℃，铸片的速度为2～10m/min。
在上述技术方案中，所述纵向拉伸的温度为90～125℃，纵向拉伸的倍率为4-4.5倍。
在上述技术方案中，所述第一次横拉的温度为105～130℃，所述第一次横拉的倍率为4.5-5.5倍。
在上述技术方案中，所述萃取的温度为20～25℃，萃取剂为二氯甲烷。
在上述技术方案中，所述第二次横拉的倍率为1.2～1.8倍，所述第二次横拉的温度为120-150℃。
在上述技术方案中，所述热处理的温度为25～100℃，时间为15-35min。
上述制备方法获得的高机械强度高韧性隔膜。
本发明通过同超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯弹性体材料的结合，解决机械强度愈高，而伸长率愈小的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
下述药品的购买源如下：
抗氧化剂的购买源是：北京长阳化工厂；
二氯甲烷：鲁西化工；
石蜡油购买源：浙江正信；
(SBS)苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、TPEE(热塑性聚酯弹性体)：武汉汇普化学材料；
TPE(热塑性弹性体)、TPO(聚烯烃热塑性弹性体)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)：上海鹏良化工；
PPE(乙丙橡胶)：凯茵化工；
氯磺化聚乙烯：江西虹润化工实施例1
一种高机械强度高韧性隔膜的制备方法，包括：
将超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯混合均匀，得到聚乙烯混合物，再向聚乙烯混合物加入弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂并采用双螺杆挤出机挤出，然后先后依次进行铸片、纵向拉伸、第一次横拉、萃取(萃取成微孔膜)、第二次横拉和热处理，得到高机械强度高韧性隔膜，其中，超高分子量聚乙烯的重均分子量为180万，低密度聚乙烯的密度为0.93g/cm3，按质量份数计，超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯的比为3:1，按质量份数计，聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为25：1：73：1。
弹性体材料为氯磺化聚乙烯。
成孔剂为石蜡油。
抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
双螺杆挤出机挤出的温度为130℃，螺杆的转速为40rpm。
将从双螺杆挤出机挤出的熔融体经过铸片冷却辊制成铸片，铸片的温度为40℃，铸片的速度为6m/min。
纵向拉伸的温度为110℃，纵向拉伸的倍率为4倍。
第一次横拉的温度为120℃，第一次横拉的倍率为5倍。
萃取的温度为20℃，萃取剂为二氯甲烷。
第二次横拉的倍率为1.4倍，第二次横拉的温度为133℃。
热处理的温度为90℃，时间为30min(热处理的方法为：使隔膜在90℃的自由辊上自由热定型，使其在纵向方向自由收缩)。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：弹性体材料为PPE(乙丙橡胶)。抗氧化剂为季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯]。聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为30：1：69：0.5。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：弹性体材料为TPE(热塑性弹性体)。抗氧化剂为十八烷-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯。聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为20：3：76：1。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：弹性体材料为TPE(热塑性弹性体)。抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为18：1.5：80：0.5。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：弹性体材料为SBS(聚乙烯系热塑性弹性体)。抗氧化剂为季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯]。聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为23：2：74.5：0.5。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：弹性体材料为TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)。抗氧化剂为十八烷-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯。聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为27：2.5：70：0.5。
对比例
一种隔膜的制备方法，包括：
将聚乙烯、成孔剂和抗氧化剂采用双螺杆挤出机挤出，然后先后依次进行铸片、纵向拉伸、第一次横拉、萃取(萃取成微孔膜)、第二次横拉和热处理，得到隔膜，其中，按质量份数计，聚乙烯、成孔剂和抗氧化剂的比为25：74：1。
成孔剂为石蜡油。
抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
双螺杆挤出机挤出的温度为130℃，螺杆的转速为40rpm。
将从双螺杆挤出机挤出的熔融体经过铸片冷却辊制成铸片，铸片的温度为40℃，铸片的速度为6m/min。
纵向拉伸的温度为110℃，纵向拉伸的倍率为4倍。
第一次横拉的温度为120℃，第一次横拉的倍率为5倍。
萃取的温度为20℃，萃取剂为二氯甲烷。
第二次横拉的倍率为1.4倍，第二次横拉的温度为133℃。
热处理的温度为90℃，时间为30min(热处理的方法为：使隔膜在90℃的自由辊上自由热定型，使其在纵向方向自由收缩)。
对实施例1～6所得高机械强度高韧性隔膜以及对比例所得隔膜进行测试，测试结果如下表所示：
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高机械强度高韧性隔膜的制备方法，其特征在于，包括：
将超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯混合均匀，得到聚乙烯混合物，再向聚乙烯混合物加入弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂并采用双螺杆挤出机挤出，然后先后依次进行铸片、纵向拉伸、第一次横拉、萃取、第二次横拉和热处理，得到高机械强度高韧性隔膜，其中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为150～250万，所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3，按质量份数计，所述超高分子量聚乙烯和低密度聚乙烯的比为3:1，按质量份数计，所述聚乙烯混合物、弹性体材料、成孔剂和抗氧化剂的比为(10～30)：(0.5～3)：(60～80)：(0.5～1)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述弹性体材料为SBS、SIS、TPE、TPO、TPU、PPE、TPEE和氯磺化聚乙烯中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述成孔剂为石蜡油。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇-四-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯]和十八烷-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯中的一种或任意比例的混合物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机挤出的温度为130～230℃，螺杆的转速为30～150rpm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述铸片的温度为30～80℃，铸片的速度为2～10m/min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纵向拉伸的温度为90～125℃，纵向拉伸的倍率为4-4.5倍。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一次横拉的温度为105～130℃，所述第一次横拉的倍率为4.5-5.5倍；所述萃取的温度为20～25℃，萃取剂为二氯甲烷。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第二次横拉的倍率为1.2～1.8倍，所述第二次横拉的温度为120-150℃；所述热处理的温度为25～100℃，时间为15-35min。
10.如权利要求1～9中任意一项所述制备方法获得的高机械强度高韧性隔膜。
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| CN115091828A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-23 | 江苏耀鸿电子有限公司 | 一种高耐蚀高韧性的ppo树脂基覆铜板及其制备方法 |
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