[发明专利]一种PP/PA66复合电池隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池隔膜制备领域，特别涉及一种PP/PA66复合电池隔膜的制备方法。首先利用α‑甲基苯乙烯(AMS)、N‑苯基马来酰亚胺(NPMI)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行共聚合反应制备大分子引发剂PANG；将制得的PANG与PP进行熔融共混制备PP‑g‑PANG接枝物，该接枝物不仅可作为PP/PA66体系的增容剂，还可有效提高复合材料耐热性；采用熔融共混法制备PP/PA66增容共混物；将增容共混物制备流延基膜并通过单向拉伸工艺制备复合电池隔膜。与PP隔膜相比，根据本发明制备的PP/PA66复合电池隔膜耐热性和亲水性都得到了有效提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池隔膜制备领域，特别涉及一种PP/PA66复合电池隔膜材料的制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有优异的机械性能、优良的耐腐蚀性、电绝缘性，密度小且价格低廉，因此，PP已成为应用最广泛的塑料品种之一。而PP隔膜具有很多优点，如制作简单，成本较低，所以被广泛适用于许多地方，比如锂离子电池隔膜、水环境净化、化工精制行业和布料行业等。

用聚丙烯作为锂离子电池隔膜原料的优势在于聚丙烯拥有优良的机械性能，稳定的化学性能，电绝缘性并且价格低廉，易加工，适合用于制备隔膜，而且不存在室温下聚丙烯的良溶剂。目前已经研发出来的制备PP隔膜的方法有熔体拉伸法(MSCS)、热致相分离法(TIPS)、填充拉伸法、熔融烧结法、熔体静电纺丝法等。

而随着市场要求的提高目前已经拥有的一些PP隔膜已经无法满足市场对高性能锂离子电池隔膜的需求。当前人们的研究目标主要集中于提升隔膜的安全性及离子电导率。主要通过提高耐热性的方式来提高安全性，而因为PP隔膜具有较强的疏水性，会导致与一些极性电解液的亲和性较差，所以主要通过提升隔膜对电解液的浸润性能来提高离子电导率。这些可通过在隔膜表面化学改性、物理涂覆：改变隔膜配方开发新材料体系或者使用全新的加工工艺等方式来实现。

尼龙(PA)是由美国科学家Carothers研发的世界上第一种合成纤维。尼龙具有高强度，耐磨，高弹性，高耐热性等一系列优点，被广泛适用于工程应用中。但是尼龙吸水后强度下降严重，发生变形，而且尼龙价格较高，每吨价格在2-4w之间，这限制了尼龙的应用。PP/PA共混物综合了PP以及PA的优点，提高了耐热性、耐水性、硬度等，而且成本大幅度降低，使得尼龙的应用更加广泛。在建筑、纺织、电子机械、汽车等领域均可看见PP/PA共混物的身影。

但是由于PP是非极性聚合物，而PA是极性聚合物，两者相容性很差，他们直接简单共混所得的材料相分离严重，机械性能极差，几乎没有使用价值。因为尼龙分子链的末端有-NH2或者-COOH，在主链上有酰胺基，所以在PP/PA体系中加入含有活性官能团的聚丙烯接枝物就可以有效的提高体系的相容性。这主要是两种机制在起作用：一个是界面活化作用，共混过程中接枝物移动到共混两相的界面处，形成物理相互作用力，类似液液不相容体系的乳化机制，在这个机制中接枝物充当了界面活化剂。而另一种机制是接枝物与PA发生了化学反应生成了新的聚合物，产生的偶联效果对共混体系起到了实际的增容效果，第二种机制在增容中起到了主要的作用。两种机制都是通过降低表面能和表面张力，促进两相间的分子扩散，增加界面层厚度，来达到增强界面粘结能力并稳定分散形态的效果。

目前，关于尼龙(PA)参与的多孔膜已有众多报道，尼龙(PA)多孔膜的制备工艺有湿法纺丝、电吹、熔吹等，均要先制备得尼龙(PA)纤维，然后再将聚合物纤维制作无纺布隔膜基材，该方法不仅加工步骤繁琐，成本高，而且制备得到无纺布隔膜强度低，存在大孔，耐热性能提高不明显，容易造成电池微短路的问题。

而本发明提供了一种制备尼龙(PA)改性PP复合电池隔膜的新方法，通过将PANG接枝在PP基体材料上，获得的PP-g-PANG接枝物作为PP/PA66的增容剂，提高PP与PA66之间的相容性，从而制得PP/PA66复合电池隔膜。该复合电池隔膜中含有高熔点的PA66以及耐高温的NPMI组分，与纯PP隔膜相比耐热性有所提高。

发明内容