本發(fā)明屬于電介質(zhì)膜材料，尤其涉及一種雙向拉伸聚丙烯薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池以其高能量密度和可循環(huán)的兩大特點(diǎn)，在新能源汽車、儲(chǔ)能和消費(fèi)電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著新能源汽車能量密度逐步提高，價(jià)格逐步降低，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，這就導(dǎo)致與鋰電池相關(guān)的企業(yè)需要做出一定的技術(shù)突破，才能整體推動(dòng)鋰電行業(yè)的進(jìn)步，并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利。

2、傳統(tǒng)的電池極片大多采用的是銅箔和鋁箔，然而銅箔和鋁箔具有較高的能量密度，為了降低銅箔和鋁箔對(duì)鋰離子電池能量密度的影響，目前采用具有更低密度的高分子材料作為承載基體而表面鍍金屬的復(fù)合集流體替代純金屬箔材，由此可以較好的提高電池的能量密度。

3、復(fù)合集流體是一種“三明治”結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為聚合物高分子層（如pet、pp或pi），兩側(cè)為金屬導(dǎo)電層（如al或cu）。現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)層聚合物多選用聚丙烯，聚丙烯相對(duì)于對(duì)苯二甲酸乙二醇脂（pet）和聚酰亞胺（pi）具有成本低、密度小和耐酸堿等優(yōu)勢(shì)，然而，聚丙烯的極性非常弱，其表面張力較低，與金屬之間的親和力較差，因此，聚丙烯和金屬之間界面的附著力較低差、粘結(jié)力較弱，在制備集流體過(guò)程中，金屬層易脫落，從而造成復(fù)合集流體的良品率低。

4、同時(shí)，聚丙烯的力學(xué)性能指標(biāo)差，在制備過(guò)程中易發(fā)生破膜的風(fēng)險(xiǎn)。?因此，目前需要一種復(fù)合集流體用聚丙烯薄膜基材，在能夠增強(qiáng)和金屬層結(jié)合強(qiáng)度的同時(shí)，保證其力學(xué)強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種雙向拉伸聚丙烯薄膜及其制備方法。

2、有鑒于此，本發(fā)明提供一種雙向拉伸聚丙烯薄膜，所述雙向拉伸聚丙烯薄膜包括基膜層和非連續(xù)性膜層，其中，所述基膜層為聚丙烯膜層，所述基膜層的工作面上設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)，所述非連續(xù)性膜層附著在所述凸起結(jié)構(gòu)上。

3、進(jìn)一步的，所述基膜層的厚度h0為6~12um，所述凸起結(jié)構(gòu)的平均高度h1為0.5~1um。

4、進(jìn)一步的，所述基膜層上凸起結(jié)構(gòu)的密度＞100個(gè)/mm2。

5、進(jìn)一步的，按重量份計(jì)，所述基膜層包括如下原料：

6、聚丙烯樹(shù)脂?80~100份；

7、聚乙烯混合物?10~20份；

8、超枝化聚丙烯?5~10份；

9、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯?3~5份；

10、三元乙丙橡膠?3~8份；

11、助劑?適量。

12、進(jìn)一步的，所述聚丙烯樹(shù)脂為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，所述聚丙烯樹(shù)脂中包含30~60wt%的均聚聚丙烯。

13、進(jìn)一步的，所述均聚聚丙烯為經(jīng)改性處理后的改性均聚聚丙烯，所述改性均聚聚丙烯的制備過(guò)程為：

14、首先，將均聚聚丙烯微粒與含羧基的單體改性劑混合，然后在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行輻照處理，之后在100~130℃下保溫1~2h進(jìn)行消除自由基處理后得到改性均聚聚丙烯，其中，含羧基的單體改性劑的添加量為均聚聚丙烯重量的3~8%，輻照射線為紫外光，輻照劑量為1~5kgy，所述含羧基的單體改性劑選自丙烯酸、丁烯酸、4-戊烯酸、乙酸中的一種或多種。

15、進(jìn)一步的，所述聚乙烯混合物為線性低密度聚乙烯和共聚烯烴的混合物，所述聚乙烯混合物中包含70~80wt%的線性低密度聚乙烯，所述共聚烯烴由乙烯與α-烯烴共聚而成。

16、進(jìn)一步的，按重量份計(jì)，所述非連續(xù)性膜層包括如下原料：

17、納米二氧化硅?30~40份；

18、聚二甲基硅氧烷?80~150份；

19、乙烯基封端聚二甲基硅氧烷?30~50份；

20、含環(huán)氧基團(tuán)的烷烴化合物?5~10份；

21、過(guò)渡金屬催化劑?1~3份；

22、乳化劑?8~15份；

23、去離子水?60~150份。

24、一種雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備方法，所述制備方法用于制備上述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，所述制備方法包括步驟：

25、s1，基膜層的制備：

26、將基膜層的各原料按重量份混合均勻后、投入擠出機(jī)，將混合物料經(jīng)230～260℃熔融擠出后形成熔體，并將所述熔體通過(guò)245～255℃的模頭擠出；

27、將所述熔體引導(dǎo)至激冷輥上冷卻成形，激冷輥的溫度為-20～0℃，熔體在激冷輥上冷卻后得到流延薄片；

28、將所述流延薄片引導(dǎo)至同步雙向拉伸成膜機(jī)中經(jīng)雙級(jí)拉伸得到基膜層，雙級(jí)拉伸過(guò)程包括：

29、a、一次同步雙向拉伸：在溫度130~150℃下預(yù)熱3~5min后，同時(shí)在橫向和縱向進(jìn)行拉伸，拉伸溫度為135~145℃，拉伸倍率為：2×2~3×3；

30、b、二次同步雙向拉伸：將一次同步雙向拉伸后的聚丙烯膜轉(zhuǎn)移到140~150℃的溫區(qū)后，同時(shí)在橫向和縱向進(jìn)行拉伸，拉伸倍率為：4×4~5.5×5.5；

31、二次同步雙向拉伸后，將薄膜置于110~120℃下進(jìn)行熱定型后得到基膜層；

32、s2，非連續(xù)性膜層的制備：

33、將配方量過(guò)渡金屬催化劑、占總量30~40wt%的聚二甲基硅氧烷、占總量40~60wt%的乳化劑混合，攪拌均勻后，緩慢加入占總量20~40wt%的去離子水，經(jīng)剪切、乳化后，得到混合體系一；

34、將配方量的乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、納米二氧化硅、含環(huán)氧基團(tuán)的烷烴化合物、剩余的聚二甲基硅氧烷和乳化劑混合，攪拌均勻后，緩慢加入剩余的去離子水，經(jīng)剪切、乳化后，得到混合體系二；

35、將混合體系一和混合體系二依次涂覆至基膜層中設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)的表面上，然后送入40~60℃的烘箱中，經(jīng)烘干處理后，在所述基膜層表面形成非連續(xù)性膜層，得到所述雙向拉伸聚丙烯薄膜。

36、進(jìn)一步的，涂覆形成的非連續(xù)性膜層的厚度h3≤0.3um。

37、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜具有和金屬層結(jié)合強(qiáng)度高，且力學(xué)強(qiáng)度佳的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，所述雙向拉伸聚丙烯薄膜包括基膜層（1）和非連續(xù)性膜層（2），其中，所述基膜層（1）為聚丙烯膜層，所述基膜層（1）的工作面上設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)（11），所述非連續(xù)性膜層（2）附著在所述凸起結(jié)構(gòu)（11）上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，所述基膜層（1）的厚度h0為6~12um，所述凸起結(jié)構(gòu)（11）的平均高度h1為0.5~1um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，所述基膜層（1）上凸起結(jié)構(gòu)（11）的密度＞100個(gè)/mm2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，按重量份計(jì)，所述基膜層（1）包括如下原料：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯樹(shù)脂為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，所述聚丙烯樹(shù)脂中包含30~60wt%的均聚聚丙烯。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述均聚聚丙烯為經(jīng)改性處理后的改性均聚聚丙烯，所述改性均聚聚丙烯的制備過(guò)程為：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，所述聚乙烯混合物為線性低密度聚乙烯和共聚烯烴的混合物，所述聚乙烯混合物中包含70~80wt%的線性低密度聚乙烯，所述共聚烯烴由乙烯與α-烯烴共聚而成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，其特征在于，按重量份計(jì)，所述非連續(xù)性膜層（2）包括如下原料：

9.一種雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法用于制備上述權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜，所述制備方法包括步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備方法，其特征在于，涂覆形成的非連續(xù)性膜層的厚度h3≤0.3um。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電介質(zhì)膜材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙向拉伸聚丙烯薄膜及其制備方法，所述雙向拉伸聚丙烯薄膜包括基膜層和非連續(xù)性膜層，其中，所述基膜層為聚丙烯膜層，所述基膜層的工作面上設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)，所述非連續(xù)性膜層附著在所述凸起結(jié)構(gòu)上，本發(fā)明所述的雙向拉伸聚丙烯薄膜具有和金屬層結(jié)合強(qiáng)度高，且力學(xué)強(qiáng)度佳的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：馮江平,顏安民,李俊,柯孔強(qiáng),章榮雨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江南洋華誠(chéng)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9