一种含有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔隔膜及其制备方法

发布时间: 2023-11-02

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利

行业领域：

新材料技术

成果介绍

一种含有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔隔膜及其制备方法本发明属于功能聚合物薄膜制备领域,特别涉及一种用于提高锂离子电池使用安全性的含有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔膜及其制备方法。本发明以芳香族聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯为基本组份,结合交联剂、发泡剂、催化剂和无机纳米填料,按照一定的组成配比配制成涂覆液;将涂覆液涂布于聚丙烯微孔隔膜的至少一个表面上,在特定温度条件下固化后,在聚丙烯微孔隔膜表面形成具有开孔泡沫结构的有机聚合物/无机纳米粒子复合交联涂层。本发明的聚丙烯微孔隔膜在保持较高孔隙率和透气率的同时,热收缩破膜温度得到大幅度提高,用于动力锂离子电池隔膜材料时可明显提升电池的使用安全性能。

成果亮点

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种在聚丙烯微孔隔膜表面形成有机/无机复合交联涂层的方法，该涂层与聚丙烯微孔膜表面具有牢固结合，在高温下具有较高机械强度，并且不会堵塞聚丙烯微孔隔膜的微孔道。本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种带有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔隔膜，该复合微孔隔膜保持了聚丙烯微孔膜原先较低的闭孔温度，但大幅度提高了微孔膜的热收缩破膜温度，并且具有较高的孔隙率和透气率。本发明的发明人已进行了深入的研究以解决上述技术问题，发现可通过芳香族聚酯多元醇和芳香族异氰酸酯为基本组份，配合适当的交联剂、催化剂、表面活性剂、去离子水和无机纳米粒子，均匀溶解/分散在有机溶剂中形成涂覆溶液。将涂覆溶液以一定厚度均匀涂覆在聚丙烯微孔膜的表面，在适当温度下进行固化交联，同时控制微量水份发泡形成开孔泡沫结构，从而在聚丙烯微孔膜的一个或两个表面形成了具有大量开孔泡沫的复合交联涂层，获得含有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔膜。将该复合微孔膜用做锂离子电池隔膜材料时，其闭孔温度与现有聚丙烯微孔隔膜相当。

团队介绍

申请人：常州大学（中国/CN ; 江苏省 ; 常州市 ; 武进区） (大专院校) 213164 江苏省常州市武进区滆湖路1号当前专利权人：扬州市永佳车辆配件有限公司（中国/CN ; 江苏省 ; 扬州市 ; ） (企事业单位) 225000 江苏省扬州市江都区丁伙镇联盟村石庄组发明人：俞强程向君蒋姗丁永红张洪文王克敏刘晶如朱梦冰

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：- (-) 评价时间：2023-11-22

刘春林

常州大学

教授

综合评价

采用连续浸涂的方法将上述配制好的涂覆溶液涂布在聚丙烯微孔膜的至少一个表面，通过控制浸涂时间调节涂层厚度，使涂层厚度保持在5～8μm左右。将涂布后的微孔膜以连续输送方式经过干燥烘道，烘道的温度为80～120℃，优选为90～100℃，微孔膜在烘道中的停留时间为10～30min，优选为15～20min。微孔膜从烘道送出后即在膜表面形成了具有开孔泡沫结构的有机/无机复合交联涂层。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：(1)涂层交联固化后玻璃化转变温度高于190℃，在190℃以下涂层具有较高机械强度，可保护聚丙烯微孔膜不发生收缩破膜；(2)涂层在交联固化时形成了开孔泡沫结构，对微孔膜原有的微孔道带来的堵塞作用很弱，不影响微孔膜的透过性能；(3)聚丙烯微孔膜的表面羟基以及纳米二氧化硅的表面羟基参与了涂层的交联固化，使得涂层与聚丙烯微孔膜之间以及与纳二氧化硅之间形成了牢固化学结合，不会造成微孔隔膜使用过程中涂层剥离和脱落。因此，由本发明技术制备的带有有机/无机复合交联涂层的聚丙烯微孔隔膜在保持聚丙烯微孔膜原有闭孔温度和高孔隙率、高透气率的同时，热收缩破膜温度得到大幅度提高，闭孔温度与热收缩破膜温度之间的差距明显拉开，用于动力锂离子电池隔膜材料时能够提升电池的使用安全性能。