本发明属于聚烯烃膜制备,涉及一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法。
背景技术:
1、目前锂电池隔膜是以等规聚丙烯为原料的干法制备技术和超高分子量聚乙烯(uhmwpe)为原料的湿法制备技术。uhmwpe隔膜高温下熔而不塌、孔径均匀、力学强度高在锂电池中占据70%以上的市场份额。
2、目前各厂家以湿法技术路线制备uhmwpe隔膜为主流,如上海恩捷的专利cn113904059a《一种高孔均匀性微多孔膜及其制备方法、电池》提出以非挥发性白油为溶剂溶解uhmwpe树脂,通过同步或者异步双向拉伸,再以二氯甲烷为萃取剂去除不挥发的白油成孔。该方案的熔体通过单辊冷却发生热致相分离,膜片仅有一面与冷辊接触,所制备的uhmwpe/白油膜片两侧形貌与性能有着明显差异,其膜片先接触辊面的一面常称为光面,非贴辊面被称为哑光面。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,以解决现有流延出的uhmwpe多孔膜两侧表面形貌与性能差异性等问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
3、一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,先将聚烯烃树脂、可挥发有机溶剂混合后送入双螺杆挤出机中,熔融挤出并流延成膜片,所得膜片两面同时冷却以发生热致相分离,随后所得膜片拉伸,得到聚烯烃成品膜,即为目标产物。
4、进一步的,所述膜片两面同时冷却的方式为双面辊冷、双面液冷或双面风冷。
5、更进一步的,当采用双面辊冷时,经模头流延出的膜片与两个冷却辊之间的距离定为气隙段g,g<30mm,所述两个冷却辊的温度设为5~30℃,其中一个冷却辊的直径为200~800mm,另一个为100~500mm。
6、更优选的,所述模头与冷却辊布置于负压罩内,通过负压将挥发溶剂蒸汽集中回收。
7、更进一步的,当采用双面液冷时,模头流延出的膜片进入凝固浴装置,在凝固浴装置中还装有与所述可挥发有机溶剂不互溶的溶剂,所述膜片与溶剂的液面接触的距离定为气隙段g,g<30mm。示例性的,凝固浴所用溶剂为水等。凝固浴的溶剂通过循环冷冻机维持温度为10~30℃,凝固浴长度≥1.5米。
8、更优选的,所述凝固浴装置中还设有围住所述模头的阻液板,所述阻液板的底端伸入凝固浴装置的液面之下,防止冷凝的液体扩散到整个凝固浴。
9、更优选的,模头处挥发的溶剂在液冷表面冷凝,所冷凝的溶剂厚度为t,0<t<10mm,通过在凝固浴装置设有溢流口,冷凝的溶剂通过溢流口流出维持溶剂高度t。
10、更进一步,当采用双面风冷时,模头置于风冷箱体内部,风冷所用介质为空气、氮气或惰性气体中的一种或几种的混合,其温度为-10℃~130℃。优选的,风冷介质为氮气。另外,模头与风冷箱处于负压罩内,通过负压将挥发溶剂蒸汽集中回收。
11、进一步的,所述聚烯烃树脂为常规镁钛系齐格勒-纳塔催化剂聚合的超高分子量聚乙烯、茂金属催化剂合成的窄分子量分布超高分子量聚乙烯、双峰分子量分布超高分子量聚乙烯、或与α-烯烃共聚的超高分子量聚乙烯中的一种或几种的组合。
12、进一步的,所述可挥发有机溶剂为甲苯、二甲苯、正壬烷、正癸烷、十一烷、十二烷、煤油、十氢萘、四氢萘中的一种或几种的组合。
13、进一步的,所述拉伸为同步或异步双向拉伸,拉伸的倍率为5~10倍,拉伸速率为50~800mm/min,拉伸的温度比膜片的熔点低1~20℃,横向与纵向拉伸的速率相同或不同。
14、现有技术采用单辊冷却,即膜片仅有一面与冷辊接触。接触冷辊的一侧快速冷却,未接触冷辊的一侧冷却较慢,从而造成膜片形貌差异。本方法的关键点在于膜片两侧需同时冷却,制备的膜片两边形貌一致,有利于制备两侧形貌一致的成品膜,有效保证成品膜的性能。
1.一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,先将聚烯烃树脂、可挥发有机溶剂混合后送入双螺杆挤出机中,熔融挤出并流延成膜片,所得膜片两面同时冷却以发生热致相分离,随后所得膜片拉伸,得到聚烯烃成品膜,即为目标产物。
2.根据权利要求1所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述膜片两面同时冷却的方式为双面辊冷、双面液冷或双面风冷。
3.根据权利要求2所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,当采用双面辊冷时,经模头流延出的膜片与两个冷却辊之间的距离小于30mm,所述两个冷却辊的温度设为5~30℃,其中一个冷却辊的直径为200~800mm,另一个为100~500mm。
4.根据权利要求3所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述模头与冷却辊布置于负压罩内。
5.根据权利要求2所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,当采用双面液冷时,模头流延出的膜片进入凝固浴装置,在凝固浴装置中还装有与所述可挥发有机溶剂不互溶的溶剂,所述膜片与溶剂的液面之间的间距小于30mm。
6.根据权利要求5所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述凝固浴装置中还设有围住所述模头的阻液板,所述阻液板的底端伸入凝固浴装置的液面之下。
7.根据权利要求2所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,当采用双面风冷时,模头置于风冷箱体内部,风冷所用介质为空气、氮气或惰性气体中的一种或几种的混合,其温度为-10℃~130℃。
8.根据权利要求1所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述聚烯烃树脂为常规镁钛系齐格勒-纳塔催化剂聚合的超高分子量聚乙烯、茂金属催化剂合成的窄分子量分布超高分子量聚乙烯、双峰分子量分布超高分子量聚乙烯、或与α-烯烃共聚的超高分子量聚乙烯中的一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述可挥发有机溶剂为甲苯、二甲苯、正壬烷、正癸烷、十一烷、十二烷、煤油、十氢萘、四氢萘中的一种或几种的组合。
10.根据权利要求1所述的一种双面均匀干法聚烯烃膜的制备方法,其特征在于,所述拉伸为同步或异步双向拉伸,拉伸的倍率为5~10倍,拉伸速率为50~800mm/min,拉伸的温度比膜片的熔点低1~20℃,横向与纵向拉伸的速率相同或不同。
