科创中国
超高分子量聚乙烯玻纤复合隔板
发布时间:
2023-09-19
截止日期:2024-09-19
价格 双方协商
地区： 江苏省 常州市 武进区
需求方： 江苏***公司
行业领域
新材料技术
需求背景
聚乙烯隔板玻纤复合机在隔板制造过程中是非常关键的一道工序，在这道
工序完成的过程中，使聚乙烯隔板与玻璃纤维毡复合后收成卷材。聚乙烯隔板
与玻璃纤维毡涂胶复合工序也是较复杂的工序，它涉及到聚乙烯隔板与玻璃纤
维毡放卷的张力控制要准确，烘干温度均匀，控温精度高，收卷张力控制要稳
定，收卷要整齐。目前的半自动化设备在复合过程中，聚乙烯隔板和玻璃纤维
毡材料在复合时因两个卷的张力控制不稳，会造成涂胶复合后的材料上会有气
泡和褶皱，因此复合质量不好，直接影响电池质量。
需解决的主要技术难题
为了解决现有的隔板其使用强度较低，而且其耐腐蚀性能较差，从而降低了隔板使用寿命的问题。需要研发一种聚乙烯隔板料材和玻璃纤维毡复合生产过程实现工序的自动化生产，提高了生产效率，有利于批量化生产，方便实用。
期望实现的主要技术目标
以超高分子量聚乙烯、二氧化硅、矿物油等为主要原料，利用超高分子量聚乙烯优秀的耐穿刺、耐腐蚀、抗氧化性能和二氧化硅的连续多孔结构，采用双螺杆挤出压延成型工艺，利用双螺杆挤出机优良的混合性能控制二氧化硅在基体树脂中的分散形态，利用充油、抽油、二次充油工艺控制离子渗透膜油含量等，通过技术创新和系统集成，构建具有自主知识产权的一步法制备平均孔径小于***μm（最大孔径小于1μm）且孔隙率大于55％的超高分子量聚乙烯离子渗透膜。
通过SiO2在基体树脂中的微观形态研究，流变行为研究，充油、抽油与控油工艺研究，成型工艺研究，离子渗透膜的微观形态与控制技术研究，生产线的集成技术研究，设计制造超高分子量聚乙烯离子渗透膜生产线。
由于超高分子量聚乙烯离子渗透膜性能指标的特殊性，传统的聚乙烯生产工艺难以满足其生产要求。超高分子量聚乙烯具有极高的相对分子质量（600万以上），流动性极差，给其成型加工带来极大困难，另一方面二氧化硅（其为无机化合物更不具备流动性）的使用比例约占离子渗透膜总重量的50%以上。因此，超高分子量聚乙烯离子渗透膜的成型难度大。矿物油作为又一种主要的原料在成型过程中起着极其重要的作用，由于矿物油在挤出成型过程中起到了很好的润滑作用，其加入使融体的挤出成为可能；在基体树脂中分布均匀的矿物油还有利于离子渗透膜抗氧化性能的提高，但过量的矿物油的存在会使电池在使用过程中析出矿物油而影响电池的使用寿命；此外，产品在抽油过程中难以控制油含量及其在基体树脂中的分布均匀，通过采用二次充油工艺，先将油含量抽至5%左右，再利用特定浓度的油液对离子渗透膜进行二次充油，从而保证离子渗透膜油含量的准确控制及其在厚度方向上均匀分布，确保离子渗透膜的使用性能。
通过复合设备设计及复合工艺的调整制备玻璃纤维复合PE隔板。
在研制的过程中，目前遇到的技术难题主要是产品在高温下的抗氧化性能并不理想。有机物的热氧化性能比无机物要差得多，主要是超高分子量聚乙烯具有超长的主链结构在双螺杆挤出机破坏时发生断裂，从而导致热氧化稳定性降低。涉及挤出机螺杆结构的设计开发、设备的精度要求、设备的稳定性及自动化程度，以及产品工艺配方中原料的选择、研究更完美的加工工艺及配方组成。
需求解析
解析单位：江苏省常州市 解析时间：2023-09-21
刘春林
常州大学
教授
综合评价
在共混过程中不施加大剪切力，共混过程能耗低。本发明依靠UHMWPE聚乙烯初生颗粒链缠绕结构的建立行为，获得均匀分散的 UHMWPE/聚乙烯蜡共混物。在聚乙烯蜡熔融温度以上、UHMWPE熔融温度以下的温度范围中，聚乙烯蜡密度和粘度比UHMWPE初生颗粒低，混合时避免UHMWPE颗粒的沉降和相互粘连，同时能够使UHMWPE由初始的100um左右粒径的颗粒分散成纳米尺寸的颗粒。本发明提出一种新型的UHMWPE/聚乙烯蜡的混合方法，其目的是最小程度的破坏UHMWPE初生粒子结构，使UHMWPE颗粒以纳米尺度分散在低粘度流体聚乙烯蜡中，并在UHMWPE熔融温度以上退火，并且恒定于UHMWPE熔融温度以上保持一定时间，部分超高分子量聚乙烯链从颗粒内部伸出，彼此相连，超高分子量聚乙烯颗粒之间依靠伸出的超高分子量聚乙烯连接，最后在聚乙烯蜡中形成稳定分散的超高分子量聚乙烯网络，迅速降温后获得UHMWPE与聚乙烯蜡的共混物。
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