[发明专利]多孔聚烯烃膜材料的制备

说明书

本发明提供了一种多孔聚烯烃膜材料的制备，包括以下步骤：对无机致孔剂进行表面接枝改性处理；再将改性后的致孔剂与聚烯烃按一定质量比在双螺杆挤出机中混合熔融挤出，制备复合材料，成型后得到复合聚烯烃膜材料；复合聚烯烃薄膜置于水浴中浸渍、超声，并拉伸除去无机致孔剂，得到多孔聚烯烃膜材料。本发明通过简单的操作手段对碳酸钙颗粒表面进行改性，使其与聚烯烃基体熔融时分散更均匀，得到的多孔聚烯烃膜的孔及孔径分布均匀，且得到的多孔膜机械强度高；拉伸制膜过程可以采用湿法双向拉伸工艺，有助于除去致孔剂，得到具有较好机械强度的多孔聚烯烃膜；选用无机致孔剂碳酸钙颗粒及水浴拉伸，原料来源广、价格低，成本低且绿色环保。

技术领域

本发明涉及多孔膜材料技术领域，尤其涉及一种多孔聚烯烃膜材料的制备。

背景技术

多孔聚烯烃膜是一种含有微孔的薄膜状材料，凭借其优异的机械性能、绝缘性能和化学稳定性，广泛应用于电池隔膜、超滤膜、微滤膜及医用防护材料等。目前制备多孔聚烯烃膜的方法，根据成孔原理不同主要可以分为湿法拉伸工艺和干法拉伸工艺。干法拉伸也称为熔融挤出拉伸法，可分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺，是指将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜，经过结晶化处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构。该方法工艺简单，对环境友好，但产品厚度、孔径及孔隙率分布不均匀，无法满足生产需求。湿法拉伸也称为相分离法，是指将一些高沸点小分子物质与聚烯烃树脂混合，高温熔融(一般高于聚合物的熔点温度)形成均相溶液，将该溶液挤出压制得到薄膜，将薄膜以一定速度降温或骤冷诱发相分离，将薄膜进行双向拉伸，用溶剂萃取小分子，形成微孔结构，可制备出相互贯通的微孔膜材料。该方法近年来发展较快，能较好控制薄膜的厚度、孔径及孔隙率，制备的微孔膜材料具有较好的机械强度，但是该方法生产成本较高。在湿法拉伸工艺制备多孔聚合物膜材料时，碳酸钙可以作为主要填料加入其中来提高孔隙率及膜的机械性能。但是碳酸钙颗粒极易结团，且表面亲水不亲油，导致其与聚合物相容性很差，使得膜的孔径分布不均匀。

申请号为CN201110152035.3的专利公开了一种聚乳酸透气薄膜及其制备工艺，将聚乳酸、碳酸钙及其他助剂按比例进行混合、熔融、造粒、制膜及拉伸，得到聚乳酸透气膜；该聚乳酸透气膜易降解，比较环保。申请号为CN87100579的专利公开了一种聚烯烃多孔性膜的制备方法，将聚烯烃树脂与无机填充剂混合成型、拉伸制备表面具有凹凸花样的透气性的聚烯烃多孔膜。两者所得聚烯烃膜的孔径大小受碳酸钙的尺寸限制，制备得到聚烯烃多孔膜的孔径不均匀且偏大。

申请号为CN201810246847.6的专利公开了一种聚烯烃微多孔膜的制备，用挤出机将聚烯烃混合物与无机致孔剂混炼挤出、成型，进而双轴拉伸、提取、热固定形成微多孔膜；微多孔膜多片叠置进一步拉伸，形成层压多孔膜；层压多孔膜剥离，得到单层的聚烯烃微多孔膜。该方法制备的薄膜性能好，但是微多孔膜多片叠置拉伸，不容易除去致孔剂，导致致孔剂积存，使得拉伸过程不均匀；另外，该工艺还需要将多层膜剥离，剥离过程容易损坏产品，工作量大，产率低。

申请号为CN202011478164.7的专利公开了一种聚烯烃微多孔膜的制备方法，将聚烯烃树脂及有机致孔剂混炼、挤出、成型，经过煮沸式致孔剂去除单元除去致孔剂，再多次拉伸得到聚烯烃微多孔膜。该方法除去致孔剂较为复杂，且萃取剂选用二氯甲烷，有毒，污染环境。

有鉴于此，有必要设计一种改进的多孔聚烯烃膜材料的制备，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔聚烯烃膜材料的制备，解决无机致孔剂与聚烯烃熔融时分散性差、无机致孔剂导致的多孔聚烯烃膜孔径分布不均匀且孔径偏大的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种多孔聚烯烃膜材料的制备，包括以下步骤：

S1.接枝改性：将含氟偶联剂溶于有机溶剂得到质量分数为0.5～7.0％的溶液，向所得溶液中加无机致孔剂，在超声波中振动预设时间，离心后真空烘干至恒重，得到表面接枝的改性无机致孔剂；