一種利用dsc模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚烯烴隔膜制造測試方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)境污染和能源短缺問題，近年來，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將會成為鋰離子電池市場發(fā)展的重要動力。隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，主要功能是隔離正負(fù)極并阻止電子穿過，同時能夠允許離子通過，從而完成在充放電過程中鋰離子在正負(fù)極之間的快速傳輸。隔膜的性質(zhì)決定了鋰電池界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，其性能直接影響著放電容量、循環(huán)壽命以及電池安全性能等。因此，隔膜對提高電池的綜合性能具有十分重要的作用。
[0003]目前，鋰離子電池隔膜主要有干法單向拉伸隔膜、干法雙向拉伸隔膜、濕法隔膜和3層PP/PE/PP復(fù)合隔膜。干法隔膜工藝是隔膜制備過程中最常用的方法，該工藝是將聚合物樹脂經(jīng)過擠出機(jī)，在應(yīng)力作用下形成具有片晶結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體膜，然后經(jīng)過退火熱處理完善了片晶結(jié)構(gòu)，得到硬彈性的聚合物膜，在較低的溫度下拉伸形成銀紋等缺陷，再在較高的溫度下熱拉，使銀紋擴(kuò)大，經(jīng)熱定型后制得微孔膜。該工藝選用聚乙烯或聚丙烯為原材料，成本相對較低，生產(chǎn)過程不使用溶劑，工藝環(huán)境友好無污染，利用該工藝生產(chǎn)的隔膜具有扁長的微孔結(jié)構(gòu)。
[0004]如上所述可知，對聚合物基膜進(jìn)行熱處理，可完善聚合物的片晶結(jié)構(gòu)，使其成為硬彈性體，若形成硬彈性的程度越高，其垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu)越完善，片晶越厚，拉伸時更容易產(chǎn)生微孔，而且，硬彈性的優(yōu)劣又決定了后期拉伸孔的尺寸及分布。因此，流延膜退火熱處理?xiàng)l件的控制對聚合物硬彈性性能的影響是顯而易見的。
[0005]然而，目前，對熱處理工藝的研究方法主要是利用鼓風(fēng)烘箱對基膜進(jìn)行一定溫度和時間的處理，再利用DSC分析熱處理對基膜片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶形為的影響，該方法中烘箱的溫度場均一性不好、處理周期較長，且浪費(fèi)熱處理所利用的資源和費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為了解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題，本發(fā)明提供一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，通過調(diào)節(jié)測試條件既可以監(jiān)測不同熱處理溫度和時間下基膜的縮幅情況，又能根據(jù)DSC曲線上的峰面積和峰位置分析流延基膜經(jīng)過熱處理后膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，具體操作步驟如下:
[0008]a、準(zhǔn)備好測試材料、工具及設(shè)備:聚烯烴樹脂、打孔機(jī)、差示掃描量熱儀和顯微鏡，聚烯烴樹脂通過模頭熔融擠出，經(jīng)流延成型制得聚烯烴流延基膜；
[0009]b、利用步驟a中的打孔機(jī)將聚烯烴流延基膜裁成一定幾何形狀的測試樣品；
[0010]C、將步驟b中裁好的測試樣品放置坩禍內(nèi)，利用差示掃描量熱儀對測試樣品進(jìn)行測試，通過調(diào)節(jié)差示掃描量熱儀的測試條件，使測試樣品經(jīng)歷不同的熱處理過程；
[0011]d、待步驟c中的差示掃描量熱儀測試完畢，取出測試樣品，利用顯微鏡測量測試樣品的縮幅情況，即得到DSC測試曲線；
[0012]e、根據(jù)步驟d中的DSC測試曲線，由曲線峰的位置、峰的面積分析不同熱處理?xiàng)l件下膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為。
[0013]進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的步驟a中聚烯烴樹脂在190°C?220°C的擠出溫度下通過模頭熔融擠出，牽伸比為100?120。
[0014]進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的步驟c中的測試樣品所經(jīng)歷的熱處理溫度為120°C?150°C，熱處理時間為5min?30min。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，借助差示掃描量熱儀模擬流延基膜退火熱處理的過程，通過調(diào)節(jié)測試條件既可以監(jiān)測不同熱處理溫度和時間下基膜的縮幅情況，又能根據(jù)DSC曲線上的峰面積和峰位置分析流延基膜經(jīng)過熱處理后膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為，并可用于表征后續(xù)拉伸致孔的成孔情況，與傳統(tǒng)的熱處理方法相比，該方法快速、簡便、測試周期較短，還具有節(jié)省成本和測試時間的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0018]圖2是本發(fā)明中差示掃描量熱儀的測試簡圖；
[0019]圖3是本發(fā)明中差示掃描量熱儀在不同熱處理溫度、相同熱處理時間所測得的DSC曲線；
[0020]圖4是本發(fā)明中差示掃描量熱儀在不同熱處理時間、相同熱處理溫度所測得的DSC曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，具體操作步驟如下:
[0023]a、準(zhǔn)備好測試材料、工具及設(shè)備:聚烯烴樹脂、打孔機(jī)、差示掃描量熱儀和顯微鏡，聚烯烴樹脂通過模頭熔融擠出，經(jīng)流延成型制得聚烯烴流延基膜，其中聚烯烴樹脂在190°C?220°C的擠出溫度下通過模頭熔融擠出，牽伸比為100?120 ；
[0024]b、利用步驟a中的打孔機(jī)將聚烯烴流延基膜裁成一定幾何形狀的測試樣品，要求測試樣品的邊緣無毛糙，且選取打孔機(jī)的針孔形狀與測試樣品的形狀相匹配；
[0025]C、將步驟b中裁好的測試樣品放置坩禍內(nèi)，利用差示掃描量熱儀對測試樣品進(jìn)行測試，通過調(diào)節(jié)差示掃描量熱儀的測試條件，使測試樣品經(jīng)歷不同的熱處理過程，其中測試樣品所經(jīng)歷的熱處理溫度為120°C?150°C，熱處理時間為5min?30min ;差示掃描量熱儀的測試條件為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至不同的熱處理溫度，保溫一定的時間，然后以20°C /min的降溫速率降至常溫，再以10°C /min的升溫速率升至220°C，最后以以200C /min的降溫速率降至常溫，如圖2所示；
[0026]d、待步驟c中的差示掃描量熱儀測試完畢，取出測試樣品，利用顯微鏡測量測試樣品的縮幅情況，即得到DSC測試曲線，其中利用顯微鏡測量測試樣品的縮幅情況，必須使用適當(dāng)?shù)谋稊?shù)，利用顯微鏡的照相功能，拍下不同條件下的測試樣品的形態(tài)，再利用軟件中的刻度測量各自條件下測試樣品的縮幅情況；
[0027]e、根據(jù)步驟d中的DSC測試曲線，由曲線峰的位置、峰的面積分析不同熱處理?xiàng)l件下膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為，包括熔融焓、結(jié)晶度及片晶厚度等。
[0028]以聚烯烴樹脂選用聚丙烯樹脂為例，將熔融指數(shù)為2.0-3.0g/10min的聚丙烯樹脂在190°C?220°C溫度條件下熔融擠出，通過口模的溫度為190°C?220°C，在牽伸比為110下，經(jīng)流延成型制得聚烯烴流延基膜；選取打孔機(jī)的針孔形狀為正方形，裁取的測試樣品的形狀也為正方形，測試樣品的邊長為3mm，測試樣品的質(zhì)量為3?5mg ;通過調(diào)節(jié)差示掃描量熱儀的測試條件，模擬不同熱處理溫度和熱處理時間，其中熱處理溫度在120°C?150°C，熱處理時間為5min?30min。
[0029]如圖3所示，測試樣品在不同的熱處理溫度下:120°C、130°C、140°C、145°C和150°C，熱處理時間為25min下所測得的曲線，隨著退火熱處理溫度的增加，主峰左側(cè)漸漸出現(xiàn)副峰，該副峰的形成主要是由于溫度的升高，大分子鏈的活動性增加，測試樣品內(nèi)尚未結(jié)晶部分的鏈段在較高溫度下繼續(xù)結(jié)晶，缺陷晶區(qū)也被逐漸完善形成亞穩(wěn)相，當(dāng)溫度超145°C后片晶結(jié)構(gòu)已經(jīng)完善，溫度達(dá)150°C時，晶相結(jié)構(gòu)被破壞，副峰反而消失。
[0030]如圖4所示，測試樣品在145 °C下，經(jīng)不同熱處理時間:5min、15min、25min和30min所測得的DSC曲線，退火時間延長都有助于鏈段運(yùn)動更加充分，使高分子鏈更好地排入到晶格中，結(jié)晶度逐漸提高，片晶的厚度逐漸增加，在片晶的周圍形成更多的微晶結(jié)構(gòu)，晶區(qū)更加完善。
[0031]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，其特征在于:具體操作步驟如下: a、準(zhǔn)備好測試材料、工具及設(shè)備:聚烯烴樹脂、打孔機(jī)、差示掃描量熱儀和顯微鏡，聚烯烴樹脂通過模頭熔融擠出，經(jīng)流延成型制得聚烯烴流延基膜； b、利用步驟a中的打孔機(jī)將聚烯烴流延基膜裁成一定幾何形狀的測試樣品； C、將步驟b中裁好的測試樣品放置坩禍內(nèi)，利用差示掃描量熱儀對測試樣品進(jìn)行測試，通過調(diào)節(jié)差示掃描量熱儀的測試條件，使測試樣品經(jīng)歷不同的熱處理過程； d、待步驟c中的差示掃描量熱儀測試完畢，取出測試樣品，利用顯微鏡測量測試樣品的縮幅情況，即得到DSC測試曲線； e、根據(jù)步驟d中的DSC測試曲線，由曲線峰的位置、峰的面積分析不同熱處理?xiàng)l件下膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，其特征在于:所述的步驟a中聚烯烴樹脂在190°C?220°C的擠出溫度下通過模頭熔融擠出，牽伸比為100?120。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，其特征在于:所述的步驟c中的測試樣品所經(jīng)歷的熱處理溫度為120°C?150°C，熱處理時間為5min ?30mino
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚烯烴隔膜制造測試方法的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用DSC模擬聚烯烴流延基膜退火處理的方法，具體操作步驟如下：a、聚合物熔融擠出、流延成型制得流延基膜；b、將流延基膜裁成一定幾何形狀的測試樣品；c、利用調(diào)節(jié)差示掃描量熱儀模擬測試樣品的不同熱處理過程；d、用顯微鏡測量測試樣品不同條件下的縮幅；e、由DSC曲線分析不同條件下測試樣品的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為。該方法通過調(diào)節(jié)測試條件既可以監(jiān)測不同熱處理溫度和時間下基膜的縮幅情況，又能根據(jù)DSC曲線上的峰面積和峰位置分析流延基膜經(jīng)過熱處理后膜的片晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶行為。
【IPC分類】G01N25/12
【公開號】CN105181733
【申請?zhí)枴緾N201510474211
【發(fā)明人】史新昆, 金苗
【申請人】江蘇安瑞達(dá)新材料有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月6日