CN112592510B - 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 - Google Patents
一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112592510B CN112592510B CN202011478164.7A CN202011478164A CN112592510B CN 112592510 B CN112592510 B CN 112592510B CN 202011478164 A CN202011478164 A CN 202011478164A CN 112592510 B CN112592510 B CN 112592510B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pore
- forming agent
- stretching
- microporous membrane
- polyolefin microporous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/26—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
- C08J2201/042—Elimination of an organic solid phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
- C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
- C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08J2323/06—Polyethene
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
本发明涉及电池隔膜领域,公开了一种聚烯烃微多孔隔膜的制备方法:将流延薄片经过煮沸氏成孔剂去除单元,除去成孔剂,将除去成孔剂后的薄片至少沿一个轴向拉伸得到基膜;后拉伸热定型,得到所述聚烯烃微多孔膜。成孔剂/成孔剂去除液温度提升,降低其粘度、表面张力,使之更易进出并更快速通过微多孔,提升成孔剂去除效率,使得薄片经过MD/SBS拉伸时,无需改造设备的前提下,增加薄片与设备间摩擦力,避免了薄片与设备间因摩擦力不足出现的打滑情况,减少了因打滑导致的薄片出现多微孔闭孔/孔错位现象,有效保证微多孔直通性,降低了阻抗;且可使用更高分子量/固含量/拉伸比,最终产品隔膜的机械性能得到大幅度的提升。
Description
技术领域
本发明涉及电池隔膜领域,具体涉及一种聚烯烃微多孔膜的制备方法。
背景技术
目前锂离子电池已在动力领域得到广泛应用,但是随之而来的安全问题引起社会的高度关注。作为锂电池安全保障的核心部件隔膜,PE微多孔膜起到保证两极机械隔离,保障锂离子的传输过程中有很好的透过性。为此,除了保障锂电池有较高的离子通过率,更关键的是安全性。具体而言,是PE微多孔膜本身,不仅需具备针刺强度高、拉伸强度高,以满足电池异常损伤时,不至于两极接触引发锂离子电池内部短路。还需具备孔隙率高、孔径小,保障较高的吸液率与较强的渗透性。
目前应用于锂离子电池用PE微多孔膜,常使用湿法异步拉伸工艺。制备过程包括:通过将含有聚烯烃及成孔溶剂在挤出机上升至熔融。过T型模头后,降温至成薄片。后升温沿MD(沿产线方向)方向拉伸进行拉伸。随后沿TD(垂直产线)方向拉伸,在无加热情况下,在0~20℃的情况下除去成孔剂后,再次至少沿一个轴向拉伸制得PE微多孔膜。
现有技术工艺进入MD拉伸工艺段时与拉伸辊间的时摩擦力不足(因热致相分离后,表面析出大量具有自润滑性的成孔剂,MD辊拉伸将存在打滑),打滑导致薄片出现多微孔闭孔/孔错位现象,直通孔较少,阻抗较高,且无法实现更高分子量、更高粉料比的配方、更高拉伸倍率隔膜的制备。
发明内容
有鉴于此,本发明期望提供一种聚烯烃微多孔膜的制备方法,来实现更高分子量、更高粉料比的配方、更高拉伸倍率隔膜的制备。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供了一种聚烯烃微多孔膜的制备方法,所述方法依次包括以下步骤:
(1)将聚烯烃树脂及成孔剂混合加热到熔融状的混炼溶液;
(2)将所述混炼溶液从模头挤出,并冷却形成含成孔剂的流延薄片;
(3)将所述流延薄片经过煮沸氏成孔剂去除单元,除去成孔剂;
(4)将除去成孔剂后的流延薄片至少沿一个轴向拉伸得到基膜;
(5)将所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸定型,得到所述聚烯烃微多孔膜;
其中,所述煮沸氏成孔剂去除单元包括槽体、驱动热辊、从动热辊、成孔剂去除液;所述驱动热辊和从动热辊通过与其辊内加热流道相连的导热油换热站,实现加热温度50℃~140℃;所述聚烯烃微多孔膜的成孔剂残余率低于0.05%。
进一步地,所述成孔剂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的40~50%,60℃下运动粘度为5~200mm2/s。
进一步地,所述成孔剂选自液体石蜡、矿物油、大豆油中的一种或多种。
进一步地,所述聚烯烃树脂的重均分子量为4.0~8.0×106,所述聚烯烃树脂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的50~60%。
进一步地,所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚异丙烯或聚丁烯中的一种或多种。
更进一步地,所述聚烯烃树脂为聚乙烯。
进一步地,所述驱动热辊和从动热辊通过辊内流动的热油进行加热。
进一步地,所述成孔剂去除液为与成孔剂互溶的有机溶剂。
更进一步地,所述成孔剂去除液为二氯甲烷。
进一步地,步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸或同步双向拉伸。
更进一步地,步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸时,具体为先沿MD方向拉伸10~35倍,后沿TD方向拉伸10~20倍。
具体地,具体为先沿MD方向拉伸15~25倍,后沿TD方向拉伸10~15倍。
更进一步地,步骤(4)中的所述拉伸为同步双向拉伸时,拉伸倍率为10~20倍。
具体地,拉伸倍率为10~15倍。
进一步地,步骤(5)中所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸的拉伸倍率为2~4倍。
进一步地,所述槽体为密封槽体,流延机出来的聚烯烃微多孔薄片经过路径为敞开部设计。
进一步地,所述成孔剂去除液位于所述密封槽体内;所述驱动热辊位置高于所述成孔剂去除液液面;所述从动热辊浸没于所述成孔剂去除液中。
本发明有益效果如下:
1)本发明成孔剂煮沸式去除单元通过增加驱动热辊与从动热辊,从而提升成孔剂去除液温度,提升交换率,增加去除成功剂效率;
2)通过本发明制备方法,聚烯烃薄片粗糙度增加,使得MD辊面/SBS夹具拉伸时,辊面/夹具与聚烯烃薄片摩擦力增加,不易打滑/脱夹,使得更高分子量(4.0~8.0×106)、更高粉料比(50%~60%)的配方得到有效拉伸;
3)本发明方法制备出的隔膜具备孔隙率高,可以保障较高的吸液率与较强的渗透性;
4)本发明方法制备出的隔膜机械强度大幅提升,阻抗降低,在电池使用场景中将更具安全性。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的成孔剂去除单元示意图;
图2为现有技术聚烯烃微多孔膜的制备工艺流程图;
图3为本发明一种实施方式的聚烯烃微多孔膜的制备工艺流程图;
图4为本发明另一种实施方式的聚烯烃微多孔膜的制备工艺流程图;
元件标号说明
1、驱动热辊
2、从动热辊
3、成孔剂去除液
4、挤出
5、冷却成片
6、MD拉伸
7、TD拉伸
8、成孔剂去除
9、TD二次拉伸
10、SBS拉伸。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式结合附图进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明具体实施方式提供一种聚烯烃微多孔膜的制备方法,所述方法依次包括以下步骤:
(1)将聚烯烃树脂及成孔剂混合加热到熔融状的混炼溶液;
(2)将所述混炼溶液从模头挤出,并冷却形成含成孔剂的流延薄片;
(3)将所述流延薄片经过煮沸氏成孔剂去除单元,除去成孔剂;
(4)将除去成孔剂后的流延薄片至少沿一个轴向拉伸得到基膜;
(5)将所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸定型,得到所述聚烯烃微多孔膜;
其中,所述煮沸氏成孔剂去除单元包括槽体、驱动热辊1、从动热辊2、成孔剂去除液3;所述驱动热辊1和从动热辊2可加热温度为50℃~140℃;所述聚烯烃微多孔膜的成孔剂残余率低于0.05%,优选低于0.02%,更优选低于0.01%,最优选成孔剂残余量为0。
进一步地,所述成孔剂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的40~50%,60℃下运动粘度为5~200mm2/s。
在本申请中,对所采用的成孔剂没有特别限制,只要其能够充分地溶解聚烯烃就可以,所述成孔剂可以为例如但不限于液体石蜡、矿物油、大豆油中的一种或多种。最优选成孔剂为液体石蜡。
液体石蜡作为成孔剂,与聚烯烃树脂如聚乙烯树脂一起熔融混炼、萃取之后在多孔性基材的内部能够形成多层取向的气孔结构,大大地增大凝胶状膜片的逐次拉伸倍数。拉伸倍数和结晶化程度越高,多孔性基材的机械强度就越高。因此,液体石蜡作为成孔剂能够提高多孔性薄膜的拉伸强度和穿刺强度,使得多孔膜的薄膜化得到进一步实现。
进一步地,所述聚烯烃树脂的重均分子量为4.0~8.0×106,所述聚烯烃树脂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的50~60%。
在本申请中,术语“聚烯烃”是指由一种或几种烯烃聚合或共聚制得的聚合物,包括但不限于所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚异丙烯或聚丁烯中的一种或多种。进一步优选所述聚烯烃树脂为聚乙烯。
进一步地,所述驱动热辊1和从动热辊2通过辊内流动的热油进行加热。
进一步地,所述成孔剂去除液3为与成孔剂互溶的有机溶剂。优选所述成孔剂去除液为二氯甲烷。
进一步地,所述槽体为密封槽体,流延机出来的聚烯烃微多孔薄片经过路径为敞开部设计。
如图1所示,进一步地,所述成孔剂去除液3位于所述密封槽体内;所述驱动热辊1位置高于所述成孔剂去除液3液面;所述从动热辊2浸没于所述成孔剂去除液3中。
通过导入导热油,使驱动热辊1和从动热辊2加热至50℃~140℃,这里,使驱动热辊1和从动热辊2加热的具体方法与常规MD、TD拉伸6、7时辊加热的方法一致,属于本领域技术人员的惯用技术手段,这里无需详细说明。此时,被驱动热辊1加热后的聚烯烃微多孔薄片和浸没于所述成孔剂去除液3中的从动热辊2将使常态下0~10℃的二氯甲烷加热至30℃~39.8℃。
成孔剂去除液3中液体分子在加热的过程中,由热量传递而获得了更大的动能,非常活跃,这些动能产生的能量足以挣脱液体分子之间的作用力,因此其粘度下降;此外,温度升高使分子运动或者说振动加快,从而分子间斥力上升,为了再次达到平衡,分子间距离会增大,引力和斥力都减小,使得引力和斥力再次达到平衡,从而引起液体表面张力下降。因此,将使成孔剂去除液3更易进入微多孔,提升交换率,增加去除成功剂效率,成孔剂残余率将低于0.05%。进一步通过调配不同的成孔剂占比原料配方,不同的驱动热辊1和从动热辊2加热温度,提升去除成功剂效率,成孔剂残余率将低于0.02%,低于0.01%,乃至成孔剂残余量为0。
进一步地,步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸(MD+TD)或同步双向拉伸(SBS)。
如图3所示,当步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸时,采用本发明成孔剂去除单元去除成功剂后,聚烯烃薄片粗糙度增加,使得MD辊面拉伸6时,辊面与聚烯烃薄片摩擦力增加,不易打滑。从而可以实现本发明更高分子量(4.0~8.0×106)、更高粉料比(50%~60%)配方的流延薄片先沿MD方向拉伸10~35倍,后沿TD方向拉伸10~20倍。进一步优选拉伸倍数为先沿MD方向拉伸15~25倍,后沿TD方向拉伸10~15倍。
如图4所示,当步骤(4)中的所述拉伸为同步双向拉伸时,采用本发明成孔剂去除单元去除成功剂后,聚烯烃薄片粗糙度增加,使得SBS夹具拉伸10时,夹具与聚烯烃薄片摩擦力增加,不易脱夹。从而可以实现本发明更高分子量(4.0~8.0×106)、更高粉料比(50%~60%)配方的流延薄片拉伸10~20倍。进一步优选拉伸倍数为10~15倍。
进一步地,步骤(5)中所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸的拉伸倍率为2~4倍。
通过上述不同方法的大倍率的拉伸后,最终产品隔膜的取向性增加,从而其机械强度(拉伸强度和针刺强度)得到了大幅度增强,且避免打滑导致薄片出现多微孔闭孔/孔错位现象,直通孔多,创造更多直通率高的锂离子通道,隔膜的阻抗降低。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例和对比例中,膜性能测试均按照下述方法执行:
膜厚:用马尔厚度测试仪沿纵向以10cm的间隔在成品宽度范围内进行测定,然后得出膜厚平均值;
透气值:在室温下,使用王研式透气仪设置100cc气体通过隔膜时间,稳定测量5秒后的稳定数值;
孔隙率:截取100mm×100mm样片,使用电子天枰称重,并结合聚乙烯密度,根据公式:(1-重量/样片面积)/重量×0.957×100%折算;
最大孔径:使用窄孔径测试仪,使用氮气通过泡点法测量;
拉伸强度&断裂伸长率:使用电子万能材料试验机XJ830,裁样规格:15mm×20cm,200mm/min行进速度进行测量;
针刺强度:使用电子万能材料试验机XJ830,夹住需测试样品,使用前端直径1mm(0.5mmR)以50mm/min行进速度进行测量;
热收缩率:使用高温试验箱Espec SEG-021H将100mm×100mm微多孔膜在110℃下放置1h,并通过影像测量仪XTY-5040进行长度测量,统计热烘前后TD与MD方向长度,使用公式:(热处理前-热处理后)/热处理前×100%折算;
运动粘度:使用运动粘度测定仪DSY-004,设定测量温度为60℃,稳定1h后进行运动粘度测量;
残油率:裁10mm×10mm隔膜样片,使用电子天平称重,在Ultrasonic Cleaner1740T中,放置纯水,并放置500ml烧杯中带300ml纯二氯甲烷,放入样片,设定超声时间为60s,后放置在105℃烘箱中干燥5min,使用电子天平称量清洗前后的重量,使用公式:(处理前重量-处理后重量)/处理前重量×100%折算残油率;
阻抗:使用电池室加样器加样,加注电解液至电池室2/3刻度,使用安捷伦数据采集仪KEYSIGHT 34972A选择电阻测试通道,点击运行,等待设备自动分析数据。
实施例1
首先,将质量百分比为50%聚乙烯(Mw为8.0×106)和50%白油按240kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至140℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至39.8℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下沿机械方向(MD)6进行10倍拉伸,接着在100℃下沿宽度方向(TD)7进行10倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
实施例2
首先,将质量百分比为55%聚乙烯(Mw为6.0×106)和45%白油按650kg/h的流量(调控投料量为使隔膜产品的厚度一致)投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至100℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至35℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下沿机械方向(MD)6进行20倍拉伸,接着在100℃下沿宽度方向(TD)7进行15倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
实施例3
首先,将质量百分比为60%聚乙烯(Mw为4.0×106)和40%白油按1000kg/h的流量(调控投料量为使隔膜产品的厚度一致)投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至50℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至30℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下沿机械方向(MD)6进行35倍拉伸,接着在100℃下沿宽度方向(TD)7进行20倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
实施例4
首先,将质量百分比为50%聚乙烯(Mw为8.0×106)和50%白油按240kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至140℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至39.8℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下同步双向拉伸(SBS)10进行10倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
实施例5
首先,将质量百分比为55%聚乙烯(Mw为6.0×106)和45%白油按490kg/h的流量(调控投料量为使隔膜产品的厚度一致)投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至100℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至35℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下同步双向拉伸(SBS)10进行15倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
实施例6
首先,将质量百分比为60%聚乙烯(Mw为4.0×106)和40%白油按800kg/h的流量(调控投料量为使隔膜产品的厚度一致)投入到挤出机中挤出,在220℃、100rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。然后进入成孔剂去除单元,通过导热油将驱动热辊1、从动热辊2加热至50℃,进而槽体中二氯甲烷被升温至30℃,进行成孔剂去除工序。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在120℃下同步双向拉伸(SBS)10进行20倍拉伸,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
对比例1
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为3.5×106)和80%白油按600kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将流延薄片使用拉伸机在110℃下沿机械方向(MD)6进行9倍拉伸,接着在110℃下沿宽度方向(TD)7进行8倍拉伸,再经过15℃的二氯甲烷槽体中进行萃取去除成孔剂,后在120℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
对比例2
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为3.5×106)和80%白油按650kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将流延薄片使用拉伸机在110℃下沿机械方向(MD)6进行10倍拉伸,此时辊面与流延薄片发生打滑现象,流延薄片行进中跑偏,未能进入沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
对比例3
首先,将质量百分比为35%聚乙烯(Mw为3.5×106)和65%白油按340kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将流延薄片使用拉伸机在110℃下沿机械方向(MD)6进行9倍拉伸,此时辊面与流延薄片发生打滑现象,流延薄片行进中跑偏,未能进入沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
对比例4
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为4.0×106)和80%白油按600kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将流延薄片使用拉伸机在110℃下沿机械方向(MD)6进行9倍拉伸,此时辊面与流延薄片发生打滑现象,流延薄片行进中跑偏,未能进入沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
对比例5
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为3.5×106)和80%白油按600kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在110℃下同步双向拉伸(SBS)10进行9倍拉伸,后在130℃下进行2倍二次TD拉伸9定型,用卷取辊进行卷取,得到厚度为14μm的聚烯烃微多孔膜。
对比例6
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为3.5×106)和80%白油按730kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在110℃下同步双向拉伸(SBS)10进行10倍拉伸,此时出现流延薄片在SBS夹具中脱夹的现象,无法进行下一步沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
对比例7
首先,将质量百分比为35%聚乙烯(Mw为3.5×106)和80%白油按340kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在110℃下同步双向拉伸(SBS)10进行9倍拉伸,此时出现流延薄片在SBS夹具中脱夹的现象,无法进行下一步沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
对比例8
首先,将质量百分比为20%聚乙烯(Mw为4.0×106)和80%白油按600kg/h的流量投入到挤出机中挤出,在180℃、80rpm的条件下,经过T型模头挤出,在受到温度为35℃的冷辊接触冷却后,形成流延薄片。将成孔剂去除后的流延薄片使用拉伸机在110℃下同步双向拉伸(SBS)10进行9倍拉伸,此时出现流延薄片在SBS夹具中脱夹的现象,无法进行下一步沿宽度方向(TD)7的拉伸工序,无法形成隔膜产品。
将实施例1~6和对比例1、5的隔膜性能测试结果如表1。
表1实施例1~6和对比例1、5的隔膜性能测试对比
由对比例1~4、5~8可以看出:
采用异步双向拉伸时(MD+TD),高分子量(Mw为4.0×106)或高粉料比35%时6倍MD拉伸均已打滑无法出产品,当(Mw为3.5×106)分子量、20%聚乙烯粉料比时可9倍MD拉伸,但无法进行10倍及更大倍率的MD拉伸操作,无法实现本发明更高分子量(4.0~8.0×106)、更高聚乙烯粉料比(50%~60%)配方原料挤出的聚烯烃薄片高倍率的异步拉伸制备方法,无法解决技术问题。
采用同步双向拉伸时(SBS),高分子量(Mw为4.0×106)或高粉料比35%时6倍SBS拉伸均已脱夹无法出产品,当(Mw为3.5×106)分子量、20%聚乙烯粉料比时可9倍SBS拉伸,但无法进行10倍及更大倍率的SBS拉伸操作,无法实现本发明更高分子量(4.0~8.0×106)、更高聚乙烯粉料比(50%~60%)配方原料挤出的聚烯烃薄片高倍率的同步双向拉伸制备方法,无法解决技术问题。
由实施例1~6与对比例1、5对比可以看出,采用本发明制备方法出来的隔膜与现有技术工艺方法制备的隔膜相比,具有透气度略低、孔隙率高、最大孔径小、阻抗低、针刺强度极高、拉伸强度极高、延伸率大、热收缩率略低、残油率极低的明显优点,从而可以保障在电池使用场景中较高的吸液率与较强的渗透性,以及更好的安全性能。
以上涉及到公知常识的内容不作详细描述(如调控投料量使隔膜产品的厚度一致是本领域的常规操作),本领域的技术人员能够理解。
以上所述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (15)
1.一种聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于,所述方法依次包括以下步骤:
(1)将聚烯烃树脂及成孔剂混合加热到熔融状的混炼溶液;
(2)将所述混炼溶液从模头挤出,并冷却形成含成孔剂的流延薄片;
(3)将所述流延薄片经过成孔剂去除单元,除去成孔剂;
(4)将除去成孔剂后的流延薄片至少沿一个轴向拉伸得到基膜;
(5)将所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸定型,得到所述聚烯烃微多孔膜;
其中,所述成孔剂去除单元包括槽体、驱动热辊、从动热辊、成孔剂去除液;所述驱动热辊和从动热辊的加热温度为50℃~140℃;所述聚烯烃微多孔膜的成孔剂残余率低于0.05%;
所述成孔剂选自液体石蜡、矿物油、大豆油中的一种或多种;
所述聚烯烃树脂的重均分子量为4.0~8.0×106,所述聚烯烃树脂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的50~60%。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述成孔剂占聚烯烃树脂和成孔剂总质量的40~50%,60℃下运动粘度为5~200mm²/s。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚异丙烯或聚丁烯中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述聚烯烃树脂为聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述驱动热辊和从动热辊通过辊内流动的热油进行加热。
6.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述成孔剂去除液为与成孔剂互溶的有机溶剂。
7.根据权利要求6所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述成孔剂去除液为二氯甲烷。
8.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸或同步双向拉伸。
9.根据权利要求8所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:步骤(4)中的所述拉伸为异步双向拉伸时,具体为先沿MD方向拉伸10~35倍,后沿TD方向拉伸10~20倍。
10.根据权利要求9所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:具体为先沿MD方向拉伸15~25倍,后沿TD方向拉伸10~15倍。
11.根据权利要求8所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:步骤(4)中的所述拉伸为同步双向拉伸时,拉伸倍率为10~20倍。
12.根据权利要求11所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:拉伸倍率为10~15倍。
13.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:步骤(5)中所述基膜再次至少沿一个轴向进行拉伸的拉伸倍率为2~4倍。
14.根据权利要求1所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述槽体为密封槽体,流延机出来的聚烯烃微多孔薄片经过路径为敞开部设计。
15.根据权利要求14所述的聚烯烃微多孔膜的制备方法,其特征在于:所述成孔剂去除液位于所述密封槽体内;所述驱动热辊位置高于所述成孔剂去除液液面;所述从动热辊浸没于所述成孔剂去除液中。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011478164.7A CN112592510B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
PCT/CN2021/118235 WO2022127223A1 (zh) | 2020-12-15 | 2021-09-14 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011478164.7A CN112592510B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112592510A CN112592510A (zh) | 2021-04-02 |
CN112592510B true CN112592510B (zh) | 2022-08-02 |
Family
ID=75195843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011478164.7A Active CN112592510B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112592510B (zh) |
WO (1) | WO2022127223A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112592500B (zh) * | 2020-12-15 | 2023-06-20 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种聚烯烃微多孔膜及其生产系统、电池隔膜、电化学装置 |
CN112592510B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-08-02 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
CN113809472B (zh) * | 2021-08-30 | 2024-06-25 | 重庆恩捷纽米科技股份有限公司 | 一种高延伸率聚烯烃微多孔膜及其制备方法、电池 |
CN113904059A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-07 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种高孔均匀性微多孔膜及其制备方法、电池 |
CN118384550A (zh) * | 2024-06-28 | 2024-07-26 | 安徽新永拓新材料有限公司 | 萃取槽负压防护装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101155862A (zh) * | 2005-03-31 | 2008-04-02 | 东燃化学株式会社 | 聚烯烃微多孔膜的制造方法及该微多孔膜 |
CN109517210A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-26 | 瑞智新材(深圳)有限公司 | 超薄、高强度聚烯烃微多孔膜及其制备方法 |
WO2019140780A1 (zh) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 溧阳月泉电能源有限公司 | 一种锂离子二次电池隔膜的生产方法及系统 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7981536B2 (en) * | 2006-08-31 | 2011-07-19 | Toray Tonen Specialty Separator Godo Kaisha | Microporous membrane, battery separator and battery |
JP2012077220A (ja) * | 2010-10-04 | 2012-04-19 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ポリオレフィン系樹脂組成物の製造方法、およびポリオレフィン系樹脂製多孔質フィルムの製造方法 |
CN107428059B (zh) * | 2015-02-20 | 2019-10-18 | 东丽株式会社 | 微多孔塑料膜的制造方法 |
CN112592500B (zh) * | 2020-12-15 | 2023-06-20 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种聚烯烃微多孔膜及其生产系统、电池隔膜、电化学装置 |
CN112592510B (zh) * | 2020-12-15 | 2022-08-02 | 上海恩捷新材料科技有限公司 | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011478164.7A patent/CN112592510B/zh active Active
-
2021
- 2021-09-14 WO PCT/CN2021/118235 patent/WO2022127223A1/zh active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101155862A (zh) * | 2005-03-31 | 2008-04-02 | 东燃化学株式会社 | 聚烯烃微多孔膜的制造方法及该微多孔膜 |
WO2019140780A1 (zh) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 溧阳月泉电能源有限公司 | 一种锂离子二次电池隔膜的生产方法及系统 |
CN109517210A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-26 | 瑞智新材(深圳)有限公司 | 超薄、高强度聚烯烃微多孔膜及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112592510A (zh) | 2021-04-02 |
WO2022127223A1 (zh) | 2022-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112592510B (zh) | 一种聚烯烃微多孔膜的制备方法 | |
CN112592500B (zh) | 一种聚烯烃微多孔膜及其生产系统、电池隔膜、电化学装置 | |
JP5832907B2 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 | |
US20110027660A1 (en) | Polyolefin microporous film and roll | |
JP3917721B2 (ja) | 微多孔膜の製造方法 | |
JP4606532B2 (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
US20140335396A1 (en) | Microporous Membrane | |
JP5171012B2 (ja) | ポリオレフィン微多孔膜の製造方法 | |
KR20180018696A (ko) | 미다공막, 전지용 세퍼레이터 및 전지 | |
JP5920602B2 (ja) | 微多孔性ポリエチレンフィルムの製造方法 | |
JP5031150B2 (ja) | ポリオレフィンセパレーター | |
CN112290165A (zh) | 一种锂离子电池隔膜、制备方法及锂离子电池 | |
WO2023071543A1 (zh) | 复合隔膜、电化学装置和电子设备 | |
WO2023045312A1 (zh) | 一种高孔均匀性微多孔膜及其制备方法、电池 | |
JP2009149710A (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
KR100873851B1 (ko) | 폴리올레핀 미다공막의 제조방법 | |
JPH04212265A (ja) | 電池セパレーター用ポリエチレン微多孔膜 | |
JP4017307B2 (ja) | 多孔質フィルムの製造方法 | |
JP2013199597A (ja) | ポリエチレン微多孔膜 | |
JP2010270342A (ja) | ポリオレフィン製微多孔膜 | |
CN116470229A (zh) | 一种制造用于锂电池的热稳定复合隔膜的方法 | |
JPH04212264A (ja) | 電池セパレーター用ポリエチレン微多孔膜 | |
JP2024060490A (ja) | 微多孔膜捲回体、微多孔膜捲回体の製造方法、および二次電池用セパレータ | |
JP2004010701A (ja) | ポリオレフィン膜 | |
CN118137069A (zh) | 一种锂电池隔膜的制备方法及锂电池隔膜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221101 Address after: 425-3, No. 942, Tonglong Second Road, Torch High tech Zone (Xiang'an), Xiamen, Fujian 361000 Patentee after: Xiamen Enjie New Materials Co.,Ltd. Address before: No. 155, Nanlu Road, Kangqiao Town, Pudong New Area, Shanghai, 201399 Patentee before: SHANGHAI ENJIE NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. |