一种聚烯烃微孔膜的高温挤出制备方法技术

传统的挤出流延制备方法存在晶点多、易出现熔体抖动等问题，严重制约隔膜的产能提升。目前国内许多隔膜厂家采用的是低温挤出流延方法制备微孔膜的初体，而这种加工方式存在易塑化不均、熔体强度差的缺陷。本发明专利技术采用高温挤出的方式制备聚丙烯流延膜，经过干法单向拉伸后制得聚丙烯微孔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术成熟，经过高温挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环节，能够高效连续地大规模生产，且所制备的微孔隔膜具有晶点少，穿刺强度高等特点，并且解决了流延过程的熔体抖动等现象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池隔膜的制备领域，特别涉及一种聚烯烃微孔膜的制备方法。
技术介绍
传统燃油汽车是目前大气污染的主要排污来源之一，通过提高排放标准等手段只 能缓解污染程度，并不能从根本上杜绝污染源头。新能源汽车产业历来是汽车行业乃至 各国政府热衷投资的行业，锂电池行业报告预测，2020年电动汽车产量达到1314万辆，是 2010年的5. 5倍。其中，插电式混合动力汽车产量会增长35倍达到140万辆，纯电动汽车 产量会达到75万辆，增长75倍。 锂电池具有开路电压高、高能量比和容量大的特点，一直以来都是新能源汽车厂 商青睐的动力电池。由于电动汽车需要的是大功率电能，在实际使用过程中，往往使用上千 个电芯串联成电池组以保证能量的供应。根据相关的行业报告测算，一辆纯电动汽车需要 40公斤~50公斤的正极材料和电解液，是单个手机电池耗用量的1万倍左右。因此，电动 汽车行业的兴起无疑给国内的锂电池行业带来数十倍的需求增长。 在锂电池行业快速发展的同时，作为锂电池四大材料之一的隔膜也受到刺激发 展。隔膜的产能与品质成为隔膜厂商的重要关注点。传统的挤出流延制备方法存在晶点多、 易出现熔体抖动等问题，严重制约隔膜的产能提升。目前国内许多隔膜厂家采用的是低温 挤出流延方法制备微孔膜的初体，而这种加工方式存在易塑化不均、熔体强度差的缺陷。
技术实现思路
本专利技术采用高温挤出的方式制备聚丙烯流延膜，经过干法单向拉伸后制得聚丙烯 微孔膜。采用此方法的生产设备/工艺技术成熟，经过高温挤出、流延、退火处理、单向拉伸 等环节，能够高效连续地大规模生产，且能够大幅度减少晶点的产生。所制备的微孔隔膜具 有晶点少，穿刺强度高等特点，并且解决了流延过程的熔体抖动等现象。 本专利技术的目的在于提供一种聚丙烯微孔膜的制备方法。 本专利技术的上述技术目的可以通过以下技术方案实现： a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100~1500m。 b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。 c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却 后即可得到微孔隔膜。 所述a步骤中，挤出机工作温度在220~350°C，模头设定温度在220~300°C，冷 却辊温度设定在30~120°C。 传统的挤出流延制备方法所采用的加工温度存在晶点多、易出现熔体抖动等问 题，严重制约隔膜的产能提升。本专利技术经过研究发现，采用上述加工温度范围具有晶点少， 拉伸强度和穿刺强度都有较大的提高。聚丙烯传统的挤出温度在200°C左右，原料在机筒里 一方面受到加热圈加热产生的热量，另一方面由螺杆与机筒与原料间剪切产生的大量热， 这样对挤出机会有较大的损伤，严重制约挤出机的使用寿命。本专利技术通过提高挤出机温度， 能有效延长挤出机使用寿命。 优选地，所述聚丙烯采用等规度多90 %的等规聚丙烯，平均分子量为1 X 106~ IX 1〇7,熔融指数为1. 0~10. 〇g/l〇min ;作为优选，采用等规度彡95%的等规聚丙烯，平均 分子量为1 X 1〇6~5 X 10 6,熔融指数为1. 0~5. 0g/10min。 优选地，所述a步骤中，挤出机工作温度在310~350°C。一方面高温挤出可以减 少螺杆及机筒与原料间的剪切作用，可以有效提高挤出机的使用寿命，另一方面有利于提 高原料的流动性。 优选地，所述a步骤中，模头设定温度在260~300°C。在该优选的模头温度范围 内，熔体由挤出机经流道到达模头，热量损失不剧烈，有效提高熔体的流动性，在高流动性 下可以提高流延的速度，显著增加生产效率。 优选地，所述a步骤中，冷却辊温度设定在80~120°C .在该优选的温度范围内， 熔体出模头后可以得到更为充分的结晶条件，使铸片后的流延膜具有更高的回弹及结晶性 能。 优选地，所述b步骤中，烘箱温度设定在130~150 °C，时间设定为5~12h。 优选地，所述c步骤中，冷态拉伸的温度设定在30~100°C，冷态拉伸倍率为 1. 1~1. 4,热态拉伸的温度设定在120~160°C，热态拉伸倍率为1. 3~2. 3,高温定型温 度设定在150~160°C，高温定型时间设定在1~5min。 本专利技术制备的聚丙稀微孔膜，厚度为12 μπι~60 μπι。 本专利技术具有以下优点： (1)本专利技术生产设备/工艺技术成熟，经过挤出、流延、退火处理、单向拉伸等环 节，能够高效连续地大规模生产。 (2)能够减少挤出流延过程中塑化不均产生的晶点。 (3)能够有效减少挤出流延过程中出现的熔体抖动现象。 (4)所制备的锂电池隔膜在穿刺强度上更优。【具体实施方式】 以下结合具体的实施例对本专利技术的内容进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不 仅仅局限于实施例所描述的内容。 下面实施例对本专利技术作进一步详细说明。 制备聚烯烃小孔径锂电池隔膜步骤如下： a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100~1500m。 b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。 c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却 后即可得到微孔隔膜。 所述聚丙烯采用等规度彡90 %的等规聚丙烯，平均分子量为IX 106~1X10 7,熔 融指数为1. 〇~10. 〇g/l〇min，作为优选，采用等规度多95%的等规聚丙烯，平均分子量为 1 X 106~5 X 10 6,熔融指数为 1· 0 ~5. 0g/10min〇 所述a步骤中，挤出机工作温度在220~350°C，模头设定温度在220~300°C，冷 却辊温度设定在30~120°C。 所述b步骤中，烘箱温度设定在130~150 °C，时间设定为5~12h。 所述c步骤中，冷态拉伸的温度设定在30~100°C，冷态拉伸速率为1. 1~1. 4,热 态拉伸的温度设定在120~160°C，热态拉伸速率为1. 3~2. 3,高温定型温度设定在150~ 160°C，高温定型时间设定在1~5min。 以下结合具体实施例进一步说明本专利技术。 实施例中，采用等规度为98 %的等规聚丙烯，平均分子量为4. 5 X 106,熔融指数为 2. lg/10min，其他条件见上述技术方案，不同之处将在具体实施例中阐述。 实施例1 制备实施例1步骤如下： a、高温铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机，在较高的温度条件下塑化形成聚丙烯熔 体，然后从模头挤出，冷却辊铸片成14. 8 μ的片材聚丙烯基膜，得到片状聚丙烯基膜，收成 卷状，长度在l〇〇〇m。 b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构。 c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经复合、冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、 冷却后即可得到25 μ微孔隔膜。 所述聚丙烯采用等规度彡90 %的等规聚丙烯，平均分子量为IX 106~5X10 6,熔 融指数为2. lg/10min，。 所述a步骤中，挤出机工作温度在225°C，模头设定温度在230°C，冷却辊温度设定 在 80°C。 所述b步骤中，烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小孔径锂电池隔膜的制备方法，包括以下步骤，a、铸片：将聚丙烯颗粒通过挤出机塑化形成聚丙烯熔体，然后从模头挤出，冷却辊铸片，得到片状聚丙烯基膜，收成卷状，长度在100～1500m；b、退火处理：将成卷的基膜放入烘箱内，完善聚丙烯片晶结构；c、单向拉伸：将退火处理后的聚烯烃基膜经冷态拉伸、热态拉伸、高温定型、冷却后即可得到微孔隔膜；其特征在于，所述a步骤中，挤出机工作温度在220～350℃，模头设定温度在220～300℃，冷却辊温度设定在30～120℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽涛，刘孟权，陈秀峰，
申请(专利权)人：深圳市星源材质科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44