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浅析吹胀比对聚丙烯微孔膜性能的影响

2020-05-28 16:31

依据熔体拉伸成孔机理制备的聚丙烯(PP)微孔膜已实现规模化生产,并广泛应用在锂离子电池中作为隔膜使用。通常,制备过程包括以下4个步骤:

(1)聚合物熔体离开口模后,在温度场及拉伸应力场共同作用下,诱发形成高度排列有序且垂直于口模挤出方向的片晶结构;

(2)热处理,完善初始片晶结构,消除片晶缺陷;

(3)常温拉伸,诱发片晶分离形成初始孔核;高温拉伸,扩大微孔尺寸;

(4)热定型,稳定拉伸孔洞结构。目前,国产化的聚丙烯
微孔膜,在初始膜制备过程中均采用挤出流延单向取向方法,这导致后拉伸微孔膜存在“易撕裂”、“横向强度较低”等天然缺陷,直接影响其推广应用。而挤出吹塑是一个双向拉伸过程,后拉伸制备的微孔膜,不但横向强度明显提高,微孔膜厚度也能够得到有效降低。

1.聚丙烯吹塑初始膜的制备使用
挤出吹塑机制备聚丙烯吹塑膜,模头区温度设定为200℃。实验中固定螺杆挤出速度为25r/min,牵引辊速为40r/min,控制牵伸比为50。并通过调节进气量控制吹胀比,试样的吹胀比分别为0.75、1、1.4和2.1,再调节冷却风环风量,保持相同的冷却线高度。实验制备的吹塑膜对应厚度分别为25、20、16和12μm。

2.聚丙烯微孔膜的制备

天津津腾实验设备有限公司具有不同吹胀比的吹塑膜置于恒温鼓风干燥箱中进行热处理,热处理时间为30min,热处理温度为145℃。热处理后的吹塑膜在25℃的条件下,以50mm/min的速度拉伸25%,再升温到130℃,以50mm/min的速度拉伸100%,最后,升温到145℃进行热定型,热定型时间为10min。

3结论
吹胀比对挤出吹塑法制备的PP微孔膜的结构和性能具有显著影响。吹塑成型中横向应力场的存在能够提高初始膜的横向强度,增加微孔膜的穿刺性能。但是,较大的吹胀比反而降低初始膜片晶结构的规整性,直接影响拉伸微孔膜的性能。当吹胀比为1时,初始膜具有规整的片晶结构,制备的微孔膜透气性和热收缩性能较佳,但穿刺强度较低。随着吹胀比增大到1.4时,初始膜具有较规整的片晶结构且横向强度明显提高,对应的微孔膜不仅具有较好的透气性和热收缩性能,且穿刺强度得到了明显改善。但当吹胀比继续增大到2.1时,初始膜及微孔膜性能变差。

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