一种大孔径聚合物微孔膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种大孔径聚合物微孔膜及其制备方法和应用，包括如下步骤：(1)将聚合物树脂、结晶多孔材料以及成孔剂混合均匀后投入挤出机中进行加热熔融保温至少30min，然后直接从挤出机的模头挤出物料，所述物料随后进入到铸片辊冷却后得到铸片；(2)将所述铸片进行双向同步拉伸，得到膜片；(3)对所述膜片进行萃取去除所述成孔剂后，干燥得到微孔膜；最后进行热定型处理，再收卷制得大孔径聚合物微孔膜；所述成孔剂占所述聚合物树脂的0.01

【技术实现步骤摘要】
一种大孔径聚合物微孔膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及微孔膜
，具体涉及一种大孔径聚合物微孔膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现如今能源危机和环境污染越来越严峻。为了解决这些困境，发展绿色、高效、安全、可持续的能源生产和储能技术是向着循环经济发展的首要任务之一。钠离子电池由于钠的资源丰富(地壳中钠的含量为2.74％，是地壳中第四常见元素)、低成本和合适的氧化还原电位(E
(Na+/Na)
＝
‑
2.71V，1165W
·
h
·
kg
‑1的高理论容量)，为大规模电网储能应用和其他便携式应用提供了光明的前景。
[0003]钠离子二次电池目前的技术还不成熟，不论从正极材料、负极材料、电解质还是隔膜。因此开发能够提高钠离子电池性能的材料，进而应用到钠离子电池，使其商业化，加速低碳经济的发展具有重要意思。
[0004]现已商业化的聚合物膜主要是通过铸造聚合物材料的有机溶剂来通过相反转方式制造，难以在分子水平上控制孔隙结构(孔径、孔型、空隙尺寸和连通性等)，且隔膜渗透性差，导致电解液浸润不充分，电池性能下降。

技术实现思路

[0005]为了解决聚合物隔膜铸造法无法调控孔隙结构、且隔膜渗透性差的技术问题，而提供一种大孔径聚合物微孔膜及其制备方法和应用。本专利技术方法获得的微孔膜孔隙率可达50％以上，孔径可达微米级，对电解液的渗透性较好。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种大孔径聚合物微孔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将聚合物树脂、结晶多孔材料以及成孔剂混合均匀后投入挤出机中进行加热熔融保温至少30min，然后直接从挤出机的模头挤出物料，所述物料随后进入到铸片辊冷却后得到铸片；
[0009](2)将所述铸片进行双向同步拉伸，得到膜片；
[0010](3)对所述膜片进行萃取去除所述成孔剂后，干燥得到微孔膜；最后进行热定型处理，再收卷制得大孔径聚合物微孔膜；
[0011]所述成孔剂占所述聚合物树脂的0.01
‑
10％，所述结晶多孔材料占所述聚合物树脂的1
‑
10％。原材料的混合均匀可以采用高速混合机的高速搅拌以达到混合均匀的效果，而后加热熔融保温阶段MOFs材料中的有机骨架与熔融状态的聚合物树脂发生键合，不会发生粉料沉降、不均匀分散的现象。
[0012]进一步地，所述聚合物树脂为聚烯烃树脂，例如可以是聚乙烯、聚丙烯或其他聚烯烃树脂，聚乙烯可以包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种或几种，聚丙烯可以是均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；所述
结晶多孔材料为金属有机骨架化合物(MOFs)，包括Ce
‑
MOF、ZIF
‑
7、ZIF
‑
67、ZIF
‑
8、HKUST
‑
1中的一种或几种；所述成孔剂为有机类化合物，包括矿物油、十二烷、萘烷等脂肪族烃或环烃。
[0013]进一步地，步骤(1)中所述加热熔融保温的温度为140
‑
300℃、时间为1
‑
4h。
[0014]进一步地，步骤(2)中所述双向同步拉伸的纵向拉伸倍率为2～8、横向拉伸倍率为2～12，拉伸温度为120℃～150℃，拉伸速率为0.5
‑
2mm/s。
[0015]进一步地，步骤(3)中采用二氯甲烷对所述成孔剂进行萃取，所述萃取的温度为10～23℃、流量为2～8m3/h；
[0016]进一步地，步骤(3)中所述热定型的温度为120℃～160℃。
[0017]本专利技术另一方面提供由上述制备方法制得的大孔径聚合物微孔膜，所述微孔膜的孔径至少为1μm，孔隙率至少为50％。
[0018]本专利技术最后一方面提供上述制备方法制得的大孔径聚合物微孔膜在物料交换中的应用。
[0019]进一步地，所述大孔径聚合物微孔膜应用于钠离子电池中。
[0020]有益技术效果：
[0021]本专利技术通过加入MOFs材料不仅可以在很大程度上减少成孔剂的使用，还可以增大孔径使得孔径达到微米级，从而促进钠离子的传递(钠离子半径较锂离子大，常规隔膜孔径较小隔断了钠离子的传递)；另外MOFs材料的加入可以提高隔膜的亲水性和孔隙率，使得隔膜的吸液量大大增加，提高隔膜对电解液的渗透和钠离子的传递。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本专利技术的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0024]以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
[0025]所用的白油为液态石蜡油，熔点约50℃。所用HKUST
‑
1材料为金属有机骨架材料，粒径10
‑
20μm，比表面积≥1172m2/g，孔隙体积0.57cm3/g，孔径0.6nm，具有特殊的八面体晶体微形貌，由泰州巨纳新能源有限公司提供。
[0026]实施例1
[0027]一种大孔径聚合物微孔膜的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)将聚丙烯30kg、HKUST
‑
1结晶多孔材料(MOFs)0.3kg以及成孔剂石蜡油0.03kg
先混合均匀后投入挤出机中于180℃下先进行加热熔融保温1h，然后直接从挤出机的模头挤出物料，随后所述物料进入到铸片辊冷却后得到铸片；
[0029](2)将所述铸片进行双向同步拉伸，拉伸温度为140℃，横向拉伸倍率
×
纵向拉伸倍率＝6
×
7，拉伸速率为1.5mm/s，制得膜片；
[0030](3)对所述膜片进入萃取装置中采用二氯甲烷进行萃取以去除石蜡油，23℃常温萃取，二氯甲烷流量3m3/h，干燥得到微孔膜；最后于140℃下进行热定型处理，再收卷制得大孔径聚合物微孔膜。
[0031]实施例2
[0032]一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大孔径聚合物微孔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚合物树脂、结晶多孔材料以及成孔剂混合均匀后投入挤出机中进行加热熔融保温至少30min，然后直接从挤出机的模头挤出物料，所述物料随后进入到铸片辊冷却后得到铸片；(2)将所述铸片进行双向同步拉伸，得到膜片；(3)对所述膜片进行萃取去除所述成孔剂后，干燥得到微孔膜；最后进行热定型处理，再收卷制得大孔径聚合物微孔膜；所述成孔剂占所述聚合物树脂的0.01
‑
10％，所述结晶多孔材料占所述聚合物树脂的1
‑
10％。2.根据权利要求1所述的一种大孔径聚合物微孔膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物树脂为聚烯烃树脂；所述结晶多孔材料为金属有机骨架化合物；所述成孔剂为有机类化合物。3.根据权利要求2所述的一种大孔径聚合物微孔膜的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃树脂包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或几种；所述金属有机骨架化合物包括Ce
‑
MOF、ZIF
‑
7、ZIF
‑
67、ZIF
‑
8、HKUST
‑
1中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：包转丽，张立斌，陈朝晖，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：