專利名稱：聚乙烯離子滲透膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乙烯隔板即PE隔板，尤其是一種孔率高、塑化效果好的聚乙烯隔板及其制備方法，具體地說(shuō)是一種聚乙烯離子滲透膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
在液流電池、工業(yè)電池、太陽(yáng)能儲(chǔ)能電池等儲(chǔ)能電池產(chǎn)品中，聚乙烯離子滲透膜可以將電池的正負(fù)極隔離起到絕緣、抑制電池的短路、保證電化學(xué)反應(yīng)中離子的自由遷移等作用，在聚乙烯隔板即PE隔板生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到PE隔板表觀質(zhì)量合格即造成A級(jí)盤巻的成品率達(dá)標(biāo)，但是物化性能不達(dá)標(biāo)的情況即PE隔板的孔率小，造成電池中隔板電阻過(guò)大，塑化效果不高、絕緣效果差的問(wèn)題。根據(jù)目前生產(chǎn)線生產(chǎn)狀況分析，造成孔率小的主要原因是PE粉占有的比例過(guò)大；黑隔板中含有的填充劑比例過(guò)少及成品隔板油含量過(guò)高。
因此，目前采用的普通分子量的聚乙烯離子滲透膜隔離絕緣效果不夠好，電池的儲(chǔ)能量不高、電阻大、放電量小、循環(huán)使用壽命短。隨著儲(chǔ)能電池行業(yè)的發(fā)展，對(duì)離子滲透膜的要求越來(lái)越高，目前儲(chǔ)能電池正朝著高倍率放電、高儲(chǔ)備容量、長(zhǎng)使用壽命方向發(fā)展。因此，現(xiàn)有的聚乙烯離子滲透膜不具有電阻低、耐腐蝕、抗氧化性能好和易于包封的要求，不能滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的聚乙烯離子滲透膜孔率低、電阻高、耐腐蝕、抗氧化性能差和不易于包封的問(wèn)題，提出一種電阻低、孔徑小、孔率高、孔分布均勻、具有很強(qiáng)的抗刺穿性能、耐腐蝕性能和抗氧化性能，并且在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中清潔無(wú)污染的聚乙烯離子滲透膜及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是-
一種聚乙烯離子滲透膜，它包括二氧化硅30~35重量份，聚乙烯10~15重量份，色母1~1.5重量份，填充劑50~55重量份和抗氧化劑0.1~0.2
重量份。
本發(fā)明的聚乙烯是分子量為300萬(wàn)以上的線性結(jié)構(gòu)超高分子量聚乙烯。本發(fā)明的聚乙烯采用聚乙烯粉，聚乙烯粉的粒徑范圍為105pm-135pm本發(fā)明的抗氧化劑為抗氧劑300。本發(fā)明的填充劑為礦物油。
一種權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜的制備方法，將二氧化硅、聚乙烯粉、色母、填充劑和抗氧化劑混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出成型。
一種權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜的制備方法，它包括以下步驟-
(a) .將二氧化硅、聚乙烯、色母、填充劑和抗氧化劑在混料系統(tǒng)中混合
均勻；
(b) .混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的打油速度范圍是1.5—1.6L/min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓熔融后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料；
(c) 通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的厚度；
(d) 將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽油機(jī)中，三氯乙烯的量為7.5—8.5L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;
(e) .對(duì)控油后的半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行干燥、表面活化、收巻和后加工得到成本的聚乙烯離子滲透膜。
本發(fā)明的有益效果-
本發(fā)明的聚乙烯離子滲透膜采用的聚乙烯是分子量為300萬(wàn)以上的線性結(jié)構(gòu)超高分子量聚乙烯，具有極好的耐磨性、耐低溫沖擊性、自潤(rùn)滑性、耐穿刺性、耐化學(xué)藥品性等，它可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦
業(yè)、農(nóng)業(yè)、化工及體育運(yùn)動(dòng)器械等領(lǐng)域。超高分子量PE粉可以有效的增強(qiáng)隔板的塑化性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明提高PE粉比例能對(duì)PE隔板表觀得到一定的改善，并且可以提高A級(jí)盤巻的成品率，但是隨著PE粉含量的增加，PE隔板的孔率會(huì)降低(起動(dòng)型隔板孔率的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)>55%;工業(yè)型隔板孔率的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》50%)，電阻會(huì)提高(企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《0.001Q.dm2)，會(huì)影響隔板的絕緣效果。在聚乙烯隔板即PE隔板生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到PE隔板表觀質(zhì)量合格即A級(jí)盤巻的成品率達(dá)標(biāo)，但是物化性能不達(dá)標(biāo)的情況即PE隔板的孔率小，造成電池中隔板電阻過(guò)大，塑化效果不高、絕緣效果差的問(wèn)題。由此可以看出PE粉的比例在原有基礎(chǔ)上適當(dāng)降低，在保證PE表觀性能合格的同時(shí)物化性能也符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為此生產(chǎn)線PE粉的用量在原有的基礎(chǔ)上減少8%，很明顯PE隔板的電阻降低，孔率提高，并且隔板表觀性能也符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明還有進(jìn)一步的提升空間，經(jīng)生產(chǎn)線試驗(yàn)證實(shí)PE粉的用量降低原有用量的8.8%， PE隔板的孔率進(jìn)一步提高同時(shí)電阻值進(jìn)一步降低，考慮到生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，PE粉用量沒(méi)有繼續(xù)降低。維持在原有量的91.2%產(chǎn)品的A級(jí)品率可以達(dá)到80%左右，物化性能也均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的超高分子量聚乙烯離子滲透膜是以超高分子量聚乙烯為基體在其厚度方向上存在大量的平均孔徑小于0.1 u m的連續(xù)孔洞的一種滲透膜，它可以用于非均相分離、過(guò)濾及離子通透等多種操作單元，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)領(lǐng)域。
本發(fā)明的超高分子量聚乙烯離子滲透膜主要應(yīng)用于液流電池、工業(yè)電池、太陽(yáng)能儲(chǔ)能電池等儲(chǔ)能電池產(chǎn)品中，它可以將電池的正負(fù)極隔離起到絕緣、抑制電池的短路、保證電化學(xué)反應(yīng)中離子的自由遷移等作用，使用超高分子量聚乙烯離子滲透膜制造的儲(chǔ)能電池的性能指標(biāo)大幅度提高，如電池的儲(chǔ)能量大、電阻小可大電流放電、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)等。
本發(fā)明的超高分子量聚乙烯離子滲透膜的主要技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)品總厚0.92—1.08mm，基厚0.4—0.5mm，總油含量12—18%，電阻0.0015—0.0022 Q*dm2，孔率50—55%。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
一種聚乙烯離子滲透膜，其特征是它包括二氧化硅30~35重量份，聚乙烯10~15重量份，色母1 1.5重量份，填充劑50 55重量份和抗氧化劑0.1~0.2重量份。
本發(fā)明的聚乙烯是分子量為300萬(wàn)以上的線性結(jié)構(gòu)超高分子量聚乙烯。本發(fā)明的聚乙烯采用聚乙烯粉，聚乙烯粉的粒徑范圍為105^im-135pm。本發(fā)明的抗氧化劑為抗氧劑300?？寡鮿?00是一種典型的硫代雙酚類抗氧劑。因其結(jié)構(gòu)的特殊性，使其具有游離基終止劑和氫過(guò)氧化物分解劑的雙重功能，與碳黑共用時(shí)顯示出優(yōu)良的協(xié)同效應(yīng)，是一般常用的抗氧劑無(wú)法比擬的。
本發(fā)明的填充劑為礦物油。該礦物油采用的是北京紐曼中德石油化工有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為EPOCHoil-l的礦物油。
本發(fā)明的色母采用的是美國(guó)卡博特公司生產(chǎn)的型號(hào)為PE2778的色母，它是以低分子量聚乙烯為機(jī)體的混合體，其組成百分比為，碳黑50重量份；聚乙烯49.9重量份；抗氧化劑0.1重量份。
一種聚乙烯離子滲透膜的制備方法，將二氧化硅、聚乙烯粉、色母、填充劑和抗氧化劑混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出成型。
一種聚乙烯離子滲透膜的制備方法，它包括以下步驟
(a) .將二氧化硅30 35重量份，聚乙烯10~15重量份，色母1~1.5重量份，填充劑50~55重量份和抗氧化劑0.1-0.2重量份在混料系統(tǒng)中混合均勻；
(b) .混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的打油速度范圍是1.5—1.6L/min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓熔融后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料；
(c) 通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的厚度；
(d) 將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽油機(jī)中，三氯乙烯的量為7.5—8.5L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;
(e).對(duì)控油后的半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行干燥、表面活化、收巻和后加工得到成本的聚乙烯離子滲透膜。實(shí)施例一
將二氧化硅210kg，聚乙烯粉70kg，色母7kg，填充劑350 kg和抗氧化劑0.7kg在混料系統(tǒng)中混合均勻；混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)為喂料速度220kg/hr，打油速度1.8—2.0L/min，擠出機(jī)前5區(qū)溫度為190°C，后6區(qū)溫度為20(TC，模頭5區(qū)溫度為190°C,真空口壓力為-0.08MPa，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓，壓強(qiáng)為3.5MPa—4.2MPa，在溫度為200—220'C下熔融，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料；通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的厚度，使得成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的總厚1.0—1.3mm，基厚0.2—0.4mm;將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽油機(jī)中，三氯乙烯的量為9.0—10.0L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;對(duì)控油后的半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行常規(guī)的干燥、表面活化、收巻和后加工得到成品聚乙烯離子滲透膜。該滲透膜的各項(xiàng)指標(biāo)具體為產(chǎn)品總厚0.92—1.08mm，基厚0.4—0.5mm，總油含量12—18%，電阻0.0015—0.0022 Q'dm2，孔率50—55%。
對(duì)比例
將二氧化硅210kg，聚乙烯粉76.7kg，色母7kg，填充劑350kg和抗氧化劑0.7kg在混料系統(tǒng)中混合均勻；混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)為喂料速度220kg/hr，打油速度1.5—1.6L/min，擠出機(jī)前5區(qū)溫度為190°C，后6區(qū)溫度為20(TC，模頭5區(qū)溫度為190°C，真空口壓力為-0.08MPa，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓，壓強(qiáng)為3.5MPa—4.2MPa，在溫度為200—22(TC下熔融，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料；通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的厚度，使得成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的總厚1.0—L3mm，基厚0.2—0.4mm;將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽 油機(jī)中，三氯乙烯的量為7.5—8.5L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控 油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;對(duì)控油后的半成品聚 乙烯離子滲透膜進(jìn)行常規(guī)的干燥、表面活化、收巻和后加工得到成品聚乙烯 離子滲透膜。該滲透膜的各項(xiàng)指標(biāo)具體為產(chǎn)品總厚0.92—1.08mm，基厚0.4 一0.5mm，總油含量15—18%，電阻0.0025—0.0030 Q'drn2，孔率49—50%。
實(shí)施例二
將二氧化硅245kg，聚乙烯粉105kg，色母10.5kg，填充劑385kg和抗氧 化劑1.4kg在混料系統(tǒng)中混合均勻；混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿 擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)為喂料速度220kg/hr，打油速度1.8— 2.0L/min,擠出機(jī)前5區(qū)溫度為190°C，后6區(qū)溫度為200°C，模頭5區(qū)溫度 為190°C，真空口壓力為-0.08MPa，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓，壓強(qiáng)為3.5MPa— 4.2MPa，在溫度為200—22(TC下熔融，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料； 通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離 子滲透膜的厚度，使得成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的總厚1.0—1.3mm， 基厚0.2""0.4mm;將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽 油機(jī)中，三氯乙烯的量為9.0—10.0L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控 油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;對(duì)控油后的半成品聚 乙烯離子滲透膜進(jìn)行常規(guī)的干燥、表面活化、收巻和后加工得到成品聚乙烯 離子滲透膜。該滲透膜的各項(xiàng)指標(biāo)具體為產(chǎn)品總厚0.92—1.08mm,基厚0.4 —0.5mm，總油含量12—18%，電阻0.0015—0.0022 Q'dm2，孔率50—55%。
實(shí)施例三
將二氧化硅230kg,聚乙烯粉80kg，色母9kg，填充劑365 kg和抗氧化 劑lkg在混料系統(tǒng)中混合均勻；混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠 出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)為喂料速度220kg/hr，打油速度1.8— 2.0L/min，擠出機(jī)前5區(qū)溫度為190°C，后6區(qū)溫度為200°C，模頭5區(qū)溫度 為190°C，真空口壓力為-0.08MPa，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓，壓強(qiáng)為3.5MPa— 4.2MPa，在溫度為200—22(TC下熔融，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)的模頭出料；通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙烯離
子滲透膜的厚度，使得成型的半成品聚乙烯離子滲透膜的總厚1.0—1.3mrn， 基厚0.2—0.4mm;將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽 油機(jī)中，三氯乙烯的量為9.0—10.0L/min，對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控 油至半成品聚乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;對(duì)控油后的半成品聚 乙烯離子滲透膜進(jìn)行常規(guī)的干燥、表面活化、收巻和后加工得到成品聚乙烯 離子滲透膜。該滲透膜的各項(xiàng)指標(biāo)具體為產(chǎn)品總厚0.92—1.08mm，基厚0.4 一0.5mm，總油含量12—18%，電阻0.0015—0.0022 Q'dm2，孔率50—55%。 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種聚乙烯離子滲透膜，其特征是它包括二氧化硅30～35重量份，聚乙烯10～15重量份，色母1～1.5重量份，填充劑50～55重量份和抗氧化劑0.1～0.2重量份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜，其特征是所述的聚乙烯是分子 量為300萬(wàn)以上的線性結(jié)構(gòu)超高分子量聚乙烯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜，其特征是所述的聚乙烯采用聚 乙烯粉，聚乙烯粉的粒徑范圍為105拜-135nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜，其特征是所述的抗氧化劑為抗 氧劑300。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜，其特征是所述的填充劑為礦物 油。
6、 一種權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜的制備方法，其特征是將二氧化 硅、聚乙烯粉、色母、填充劑和抗氧化劑混合，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出成型。
7、 一種權(quán)利要求1所述的聚乙烯離子滲透膜的制備方法，其特征是它包括以 下步驟(a) .將二氧化硅、聚乙烯、色母、填充劑和抗氧化劑在混料系統(tǒng)中混合均勻；(b) .混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料，雙螺桿擠出機(jī)的 打油速度范圍是1.5—1.6L/min，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓熔融后，通過(guò)雙螺桿擠 出機(jī)的模頭出料；(c) 通過(guò)成型機(jī)將雙螺桿擠出機(jī)出料的混合物成型并測(cè)量成型的半成品聚乙 烯離子滲透膜的厚度；(d) 將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽油機(jī)中，三氯 乙烯的量為7.5—8.5L/min,對(duì)半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行控油至半成品聚 乙烯離子滲透膜的油含量范圍是12-18%;(e) .對(duì)控油后的半成品聚乙烯離子滲透膜進(jìn)行干燥、表面活化、收巻和后加 工得到成本的聚乙烯離子滲透膜。
全文摘要
一種聚乙烯離子滲透膜及其制備方法，它包括二氧化硅30～35重量份，聚乙烯10～15重量份，色母1～1.5重量份，填充劑50～55重量份和抗氧化劑0.1～0.2重量份，在混料系統(tǒng)中混合均勻，混合好的物料經(jīng)過(guò)下料器均勻的向雙螺桿擠出機(jī)喂料；經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)加壓熔融后出料；通過(guò)成型機(jī)將出料的混合物成型；將成型的半成品聚乙烯離子滲透膜放入加有三氯乙烯的抽油機(jī)中，對(duì)滲透膜進(jìn)行控油；對(duì)控油后的滲透膜進(jìn)行干燥、表面活化、收卷和后加工得到成本。本發(fā)明具有電阻低、孔徑小、孔率高、孔分布均勻的優(yōu)點(diǎn)，它具有很強(qiáng)的抗刺穿性能、耐腐蝕性能和抗氧化性能，并且在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中清潔無(wú)污染。
文檔編號(hào)B01D71/00GK101601972SQ200910032078
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者強(qiáng) 鄭 申請(qǐng)人:宜興安普克科技有限公司