一種聚丙烯微孔電池膜及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種由100份聚丙烯、0.1-5份成核劑與0-1份抗氧劑制成的聚丙烯微孔電池膜及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)采用常規(guī)的擠出機(jī)擠出成膜，其配方簡(jiǎn)單、成本低，并且制備工藝簡(jiǎn)單、可操作性高；本發(fā)明專利技術(shù)并利用烘箱溫度和時(shí)間來(lái)控制薄膜的孔徑和孔隙率，使聚丙烯微孔電池膜的泡孔分布比較均勻、大小均一，用來(lái)做電池隔膜材料用的。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種聚丙烯微孔電池膜及其制備方法
本專利技術(shù)屬于聚合物加工
，涉及一種聚丙烯（PP）微孔電池膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
聚丙烯（PP）是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，為白色粒料或粉料、無(wú)味、無(wú)毒、質(zhì)輕的熱塑性樹脂，具備易加工、沖擊強(qiáng)度、撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝、建材及家具等方面具有廣泛的應(yīng)用。由于手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)上大量需要質(zhì)輕體小、高效的電池，而鋰離子電池具有比容大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、不污染環(huán)境等一系列優(yōu)點(diǎn)，在電池市場(chǎng)上具有舉足輕重的地位。隨著鋰離子電池的應(yīng)用，電池隔離膜材料的需求量自然大幅增加。目前世界上能夠生產(chǎn)電池隔膜材料的僅有日本、美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、荷蘭及英國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，而我國(guó)鋰離子電池生產(chǎn)所需的隔膜材料則幾乎全部依靠進(jìn)口。隨著鋰離子電池的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，隔膜材料的需求量將進(jìn)一步增加。另外，隔離膜的價(jià)格昂貴，目前價(jià)格在300萬(wàn)元/噸左右，而作為其生產(chǎn)主要原料的PP、PE的價(jià)格僅為萬(wàn)元左右，利潤(rùn)十分可觀。因此，PP電池隔膜是很有發(fā)展前景的一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品，研究電池隔膜的制備方法也具有十分重要的實(shí)用意義。郭寶華（清華大學(xué)）等使用聚丙烯、單組份成核劑和礦物油和/或植物油為原料，經(jīng)擠出將材料制成基膜，再經(jīng)單向拉伸和熱處理制備成PP微孔膜（中國(guó)專利CN1613907A），盡管是使用干法制備，但其配方中添加了礦物油和植物油，且其添加量較大（為聚丙烯重量的50%左右），故使生產(chǎn)時(shí)油狀物過(guò)多，不利于生產(chǎn)。孔德康（常州市康捷電池材料有限公司）使用雙組份低熔點(diǎn)熱熔復(fù)合纖維和維綸超細(xì)超短纖維，或雙組份低熔點(diǎn)熱熔復(fù)合纖維、維綸超細(xì)超短纖維和超細(xì)玻璃微纖維作為原料，制備方法為先進(jìn)行纖維的親水預(yù)處理，然后抄造成網(wǎng)、熱熔定型、熱熔碾壓，最后進(jìn)行接枝改性，最終制成接枝聚丙烯微孔膜（中國(guó)專利CN1917256A），孔德康是使用纖維進(jìn)行制得的聚丙烯微孔膜，成膜步驟復(fù)雜，不容易導(dǎo)入量產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的局限性，本專利技術(shù)的目的是提供一種聚丙烯（PP）微孔電池膜，該電池膜的配方簡(jiǎn)單、制備工藝簡(jiǎn)單、方便操作，利于量產(chǎn)。本專利技術(shù)的另一個(gè)目的是提供一種上述聚丙烯（PP）微孔電池膜的制備方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：本專利技術(shù)提供了一種聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：該聚丙烯微孔電池膜是由以下組份按重量份制備而成：聚丙烯100份；成核劑0.1-5份；抗氧劑0-1份。所述的成核劑為納米氧化鎂與納米二氧化硅復(fù)配而成的。上述方案的優(yōu)選方案是，所述的成核劑是由納米氧化鎂與納米二氧化硅按質(zhì)量比為10：1-5：5復(fù)配而成。所述的納米氧化鎂的平均粒徑為50nm，納米二氧化硅的平均粒徑為20nm。所述的聚丙烯為擠出級(jí)聚丙烯，結(jié)晶度為95%-99%；所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成的復(fù)配抗氧劑。所述的受阻酚類抗氧劑為2,6－二叔丁基-4-甲基苯酚（抗氧劑1010），亞磷酸酯類抗氧劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯（抗氧劑168）。本專利技術(shù)還提供了一種制備上述的聚丙烯微孔電池膜的方法，包括以下步驟：（1）按質(zhì)量比稱取納米氧化鎂與納米二氧化硅放入80-100℃的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合得成核劑，冷卻封裝待用；其中，高速混合機(jī)的速度為500r/min-700r/min，混合時(shí)間為20min；（2）將（1）復(fù)配好的成核劑與0.1-5份聚丙烯放入高速混合機(jī)進(jìn)行混合，混合速度為500r/min-1500r/min，混合時(shí)間2min-10min，然后加入0-1份抗氧劑，繼續(xù)混合2-8min得預(yù)混物；再將預(yù)混物置于機(jī)筒溫度為130℃-220℃、螺桿轉(zhuǎn)速為20r/min-100r/min的單螺桿擠出機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；（3）將（2）擠出造粒的粒料經(jīng)模具成型、三輥壓延機(jī)壓延、熱定型，得到薄膜；（4）將（3）中薄膜放入60℃-150℃的烘箱內(nèi)進(jìn)行球晶培養(yǎng)，將培養(yǎng)后的薄膜置于輥溫為40℃-100℃的單向拉伸機(jī)上進(jìn)行預(yù)熱、拉伸、冷卻定型、收卷即可得到聚丙烯微孔電池膜。所述步驟（3）中三輥壓延機(jī)的速度為5r/min-50r/min、溫度為50℃-100℃；所述步驟（4）中拉伸的速度為0.1r/min-5r/min。本專利技術(shù)同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：1、本專利技術(shù)采用常規(guī)的擠出機(jī)擠出成膜，制備工藝簡(jiǎn)單、可操作性高，并利于量產(chǎn)。2、本專利技術(shù)配方中所用料種類較少，主要為成核劑，其配方簡(jiǎn)單、成本低。3、本專利技術(shù)采用烘箱培養(yǎng)球晶，采用烘箱溫度和時(shí)間可以控制薄膜的孔徑和孔隙率。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。所用單螺桿擠出機(jī)的長(zhǎng)徑比35：1，生產(chǎn)廠家：德國(guó)BRABEBDER公司。所用的單向拉伸機(jī)生產(chǎn)廠家：以下所用PP樹脂為擠出級(jí)聚丙烯；所用的成核劑納米氧化鎂、納米二氧化硅為市售；所用的抗氧劑1010、抗氧劑168為市售。本專利技術(shù)的產(chǎn)品是采用ISO的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)單向拉伸后的聚丙烯薄膜使用裁樣機(jī)裁成ISO標(biāo)準(zhǔn)樣條，在23℃、相對(duì)濕度50%條件下穩(wěn)定24h后進(jìn)行性能測(cè)試，所進(jìn)行的物理機(jī)械性能測(cè)試有：膜厚：采用螺旋測(cè)微器測(cè)量；拉伸性能：ISO527-1,2標(biāo)準(zhǔn)，所用條件：250mm/min；孔隙率的測(cè)試：孔隙率是指單位體積的電池隔離膜中微孔所占的體積，孔隙率可以表征電池隔離膜的鋰離子透過(guò)性，它會(huì)影響鋰離子的電導(dǎo)率。孔隙率可以由吸液法進(jìn)行測(cè)定，首先是隔離膜樣品稱重為W1，再將其浸入到十六烷中1小時(shí)，取出樣品薄膜后，用濾紙將表面的液體吸收干凈，再次稱重為W2，隔膜樣品的密度ρ0，為十六烷的密度為ρ1，計(jì)算公式如下：掃描電子顯微鏡的測(cè)試：掃描電子顯微鏡主要是觀察所形成的微孔膜的形貌結(jié)構(gòu)，定性的了解膜的孔徑形態(tài)，觀察孔徑大小。實(shí)施例1：（1）按質(zhì)量比為9：1稱取納米氧化鎂與納米二氧化硅放入80℃的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合得成核劑，冷卻封裝待用，其中高速混合機(jī)的速度為500r/min，混合時(shí)間為20min；（2）取復(fù)配好的成核劑1kg與100kg聚丙烯放入高速混合機(jī)進(jìn)行混合，混合速度500r/min，混合時(shí)間8min得預(yù)混物；再將預(yù)混物置于機(jī)筒各區(qū)段溫度為130℃-220℃、螺桿轉(zhuǎn)速為20r/min的單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；（3）將經(jīng)（2）擠出造粒的粒料經(jīng)模具成型、三輥壓延機(jī)壓延、熱定型，得到薄膜，所述三輥壓延機(jī)的速度為5r/min，溫度為50℃；（4）將（3）中薄膜放入60℃的烘箱內(nèi)進(jìn)行球晶培養(yǎng)，將培養(yǎng)后的薄膜置于輥溫為40℃的單向拉伸機(jī)上進(jìn)行預(yù)熱、拉伸、冷卻定型、收卷即可得到聚丙烯微孔電池膜，所述拉伸的速度為0.1r/min。薄膜的性能結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例2（1）按質(zhì)量比為5：5稱取納米氧化鎂與納米二氧化硅放入100℃的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合得成核劑，冷卻封裝待用，其中高速混合機(jī)的速度為600r/min，混合時(shí)間為20min；（2）取復(fù)配好的成核劑0.5kg與100kg聚丙烯使用高速混合機(jī)進(jìn)行混合，混合速度1500r/min，混合時(shí)間2min；然后加入0.1kg抗氧劑1010與0.15kg抗氧劑168，繼續(xù)混合2min得預(yù)混物；再將預(yù)混物置于機(jī)筒各區(qū)段溫度為130℃-220℃、螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min的單螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行熔融擠出造粒；（3）將經(jīng)（2）擠出造粒的粒料經(jīng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：該聚丙烯微孔電池膜是由以下組份按重量份制備而成：聚丙烯?????????????????????????????????????100份；成核劑?????????????????????????????????????0.1?5份；抗氧劑?????????????????????????????????????0?1份。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：該聚丙烯微孔電池膜是由以下組份按重量份制備而成：聚丙烯100份；成核劑0.1-5份；抗氧劑0-1份；所述的成核劑是由納米氧化鎂與納米二氧化硅按質(zhì)量比為10：1-5：5復(fù)配而成；所述的納米氧化鎂的平均粒徑為50nm，納米二氧化硅的平均粒徑為20nm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：所述的聚丙烯為擠出級(jí)聚丙烯，結(jié)晶度為95%-99%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：所述的抗氧劑由受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑組成的復(fù)配抗氧劑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚丙烯微孔電池膜，其特征在于：所述受阻酚類抗氧劑為2，6－二叔丁基-4-甲基苯酚，亞磷酸酯類抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯。5.一種制備如權(quán)利要求1所述的聚丙烯微孔電池膜的方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）按質(zhì)量比稱取納米氧化鎂與納米二氧化硅放入80-100℃的高速混合機(jī)中進(jìn)行混合得到成核劑冷卻封裝待用；其中，高速混合機(jī)的速度為500r/m...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊桂生，梁娜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：