專利名稱：改性聚合物表面以改善其潤濕性的方法
此申請是基于分別于1998年12月2日和1999年4月10日提交韓國工業(yè)產(chǎn)權(quán)局的第98-52484號和第99-12643號申請，其內(nèi)容在此引入作為參考。
背景技術(shù)：
(a)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種改性聚合物表面的方法，特別是涉及一種通過改性聚合物材料或聚合物薄膜的表面以使其具有親水性或者增強其疏水性的方法。
(b)相關(guān)技術(shù)的描述聚合物薄膜廣泛地使用在各種各樣的應用中，例如空氣凈化器，水處理領(lǐng)域的過濾膜，電解，電池隔板，氣體交換膜，人造內(nèi)臟器官，飲料提純及酶的精制等。
作為電池隔板的這些薄膜的主要作用在于分隔陰極與陽極，從而防止由于兩個電極相互接觸而造成短路，同時也起到傳輸電解質(zhì)或離子的作用。盡管隔板材料本身不能提供電能，但它卻通過其機械性能影響電池的運作性能與安全性。
根據(jù)于電池的類型不同，電池隔板就要求有不同的性能，近來已開發(fā)了許多新種類的隔板，并且已試用于蓄電池或可再充電電池，例如需要與用于常規(guī)電池中的隔板有相異性能的鋰電池。
作為電池隔板，所需的基本性能包括分隔陰極與陽極的能力，具有傳輸電解液與離子的低電阻性，與電解液具有優(yōu)良的潤濕性，供電池裝配與使用所需的足夠機械強度，及降低高密度充電所需的薄膜厚度等。隔板的電解液潤濕性既直接又間接地影響電池的制備，因為在制得膠凝糊之后，這種方法必須等待電解液滲透到隔板中。因此，在電池工業(yè)中通過誘發(fā)疏水性隔板的親水性，來加快電解液滲透進入疏水性隔板的速度是很有意義的。
因為高活性的有機溶劑用做蓄電池中的電解液，所以特別要求安全性能，例如斷路性能。因為用于常規(guī)電池中的纖維素與非織造織物難以滿足用于上述蓄電池的隔板所需的性能，因此，開發(fā)了一種新的聚合物隔板。為此，現(xiàn)有許多由聚烯烴樹脂制得的隔板。特別是鋰離子電池通過使用聚烯烴樹脂才商業(yè)化，聚烯烴是唯一一種與高活性的有機溶劑有低反應性并且具有低廉價格的材料。
通過用聚烯烴樹脂制備一種排氣膜的基質(zhì)膜的方法包括濕法，其中填料或蠟和溶劑用于萃取形成微孔的低分子量材料，和干法，微孔是通過低溫或高溫下的拉伸而形成的，不需要用任何溶劑。在干法中，與微孔的形成相關(guān)的拉伸過程常使用單軸拉伸或雙軸拉伸的方法。盡管理論上與實驗室中已有許多方法，但是商業(yè)化生產(chǎn)隔板的最好方法是上述的濕法與干法。
另一方面，基于聚烯烴的樹脂由于其具有多種優(yōu)良的物理性能且節(jié)約成本，常用做鋰離子電池的隔板，盡管如此，它也有一個缺點，即由于其內(nèi)在的疏水性而導致了它與電解液具有低潤濕性。因此，一直進行了許多努力以減小聚烯烴薄膜的疏水性。
這些方法中包括一種用美國HoechstCelanese公司所開發(fā)的用表面活性劑處理薄膜表面的方法和化學地鍵合對薄膜呈親水性的單體或聚合物的方法，后者在US3231530、3853601、3951815、4039440及4340482等專利中有所提及。
然而，由于許多其它不利的方面使這些方法存在許多問題，例如化學反應引起了聚合物薄膜的分子量的降低，從而降低了制得的薄膜的耐久性。而且，應用這些方法的過程相當?shù)膹碗s以至于在經(jīng)濟成本方面與大批量生產(chǎn)方面都是十分不利的，同時由于溶劑的使用也導致了惡劣的工作環(huán)境。
改性聚合物薄膜表面的嘗試包括一種通過使用電暈或者等離子體等產(chǎn)生親水性的方法。向薄膜的表面接枝一個親水性的單體例如丙烯酸和聚合物例如聚環(huán)氧乙烯的方法已公開在US4346142、5085775、5294346專利中已有所講述。另外，日本公開專利Heisei 8-31399也講述了一種方法，該方法在等離子體或濺蝕的同時向堿性蓄電池隔板的薄膜表面注入一種氧氣和四氟化碳氣體，在這種堿性蓄電池的放電性能中，其隔板既需要親水性又需要疏水性。然而，使用這種等離子方法存在著均勻性難以控制的問題，其主要是由等離子體對外部環(huán)境因素高度的依賴性及廣泛的能量分布等內(nèi)部特征造成的，而且，此表面也可能由于其它表面上的劣化機械性能的反應而使其機械地受損。換句話說，用等離子體是難以達到薄膜所需的關(guān)鍵的物理性能要求的。
另一方面，在韓國公開專利公告96-37742又介紹了另外一種改性聚合物表面的方法，其包括在真空條件下用賦能離子照射聚合物表面的同時，又向聚合物的表面注入反應性氣體，從而縮小聚合物表面的接觸角或增加其粘結(jié)強度。還報道這種方法在具有已改性表面的聚合物中，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的接觸角降低到了8度，聚碳酸酯(PC)的接觸角可已降低到了如下程度，以至于水滴在不斷地流動，因此不可能測量其接觸角。
然而，這種在照射離子束的同時注入反應性氣體的方法，受到所選擇的注入氣體的種類與供應量的影響。而且，在材料的物理性能，特別是機械性能方面存在一定的問題，它們可能會劣化，因為在離子束的照射過程中，在聚合物的表面除了形成自由基之外，它還可能受到共存的反應性氣體產(chǎn)生的輔助離子化作用而被刻蝕。與離子束使用的氣體相比較，一般認為受到離子化的反應性氣體在離子化的過程中加深了表面的刻蝕程度。這些現(xiàn)象特別易更頻繁地發(fā)生在一種相比于其它材料，更容易受到損害的薄膜表面上。
發(fā)明綜述因此，本發(fā)明的一個目的是在研究常規(guī)技術(shù)問題的基礎(chǔ)上提供一種能夠改性聚合物或聚合物薄膜的表面，而不會劣化其機械性能的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改性聚合物或聚合物薄膜的方法，由于在該方法中沒有使用溶劑而易于進行聚合物薄膜的表面改性，使其具有一良好的工作環(huán)境，并易于應用在大批量的生產(chǎn)工藝中。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種制備聚合物薄膜的方法，此薄膜用在具有良好潤濕性的鋰離子蓄電池的隔板中。
附圖的簡要說明對本發(fā)明及其許多優(yōu)點，通過參照下面詳細說明和所附的圖形將變得非常明顯，并更易理解。


圖1是顯示聚乙烯薄膜的表面在經(jīng)實施例1中的氫離子粒照射之前的掃描電鏡圖。
圖2是顯示聚乙烯薄膜的表面在經(jīng)實施例1中的氫離子粒照射之后的掃描電鏡圖。
優(yōu)選實施方案的詳細描述在下面詳細地描述中，僅僅是通過實施發(fā)明者所預期的本發(fā)明的最佳模式進行說明，從而顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。就象將要知道的，本發(fā)明能夠在各個顯而易見的方面進行變換，而又不脫離本發(fā)明。因此，就本質(zhì)上來說，應將附圖與描述認為是說明性的，而不是限制性的。
作為實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第一種方法，提供了一種改性聚合物薄膜表面的方法，其中將賦能離子在真空條件下照射在聚合物薄膜的表面上。
上述方法是一種新的方法，該方法通過在聚合物薄膜的表面照射離子粒而改變了其表面的形態(tài)結(jié)構(gòu)，也就是通過薄膜表面微孔的形狀與尺寸的改變，以引起一個物理的轉(zhuǎn)變或韌性的變化從而改善了聚合物薄膜的潤濕性。
而且，本發(fā)明是一種通過向聚合物膜片的表面上照射離子粒，改變表面韌性，從而改善聚合物膜片的親水性的方法。
把聚合物薄膜或聚合物膜片放入一個高真空條件下的真空室中后，產(chǎn)生離子的氣體注入到一個離子槍中以制備賦能離子粒，然后離子粒就照射到聚合物一個表面或兩個表面上來完成上述的方法。調(diào)整與離子槍相連的電源裝置，使粒子的有效能量為10-2到107千電子伏。
依賴于照射離子的類型與照射的特征，受到離子束照射的聚合物薄膜表面的微孔的尺寸或聚合物薄膜表面的韌性可能會發(fā)生變化。這將會導致與各種溶劑接觸角的減小。
對于一般的沒有微孔的聚合物膜片，表面韌性的變化就會減小與各種溶劑的接觸角。
本發(fā)明所用的賦能離子是選自于電子、氫、氧、氮、氦、氟、氖、氪、氬、空氣和一氧化二氮的一種或多種類型的粒子。
本發(fā)明中離子粒的照射，在濕法中優(yōu)選在聚合物薄膜表面上的微孔形成以后進行，而在干法中優(yōu)選在通過拉伸形成微孔的之前，之中或之后的任何時候進行。照射時間是根據(jù)聚合物薄膜的預期的用途所決定的。
本發(fā)明的第二種方法也提供了一種改性聚合物薄膜表面的方法，其包括以下步驟a)制備一種具有活化表面的聚合物薄膜，區(qū)是通過將聚合物薄膜放入真空室中，并且在高真空條件下，用離子束向聚合物薄膜表面照射賦能離子而制得的；和b)制備一種用反應性氣體在其表面發(fā)生反應來對其進行處理的聚合物薄膜，該薄膜具有上述步驟a)中的活化表面，其是經(jīng)過賦能離子照射之后，再注入反應性氣體而制得的。
上述的方法是產(chǎn)生一種呈親水性的聚合物表面，還是產(chǎn)生疏水性增強的聚合物表面，取決于反應性氣體的性質(zhì)。
在上述的方法中，步驟a)的離子束照射與步驟b)的反應性氣體的注入是相互獨立的，但又是連續(xù)進行的。步驟a)之后與反應性氣體的反應是在真空室中進行，然后可將活化的聚合物薄膜轉(zhuǎn)移到其它的密閉的反應容器中。一個特別的實施例就是將氣體注入到兩個連接在一起的反應室中的同時，薄膜從一個反應室移到另一個反應室中。
上述步驟a)中的賦能離子可能照射聚合物薄膜的一個或兩個表面。
上述步驟a)所述的離子?？梢允沁x自于電子、氫、氧、氮、氦、氟、氖、氪、氬、空氣和一氧化二氮的一種或多種類型的粒子或它們的化合物。實際上，也可使用任何其它的離子粒。
上述步驟a)所述的賦能離子的照射量優(yōu)選105到1020個離子／平方厘米，其能量優(yōu)選10-2到107千電子伏，上述步驟a)所述的高真空度優(yōu)選10-2到10-8乇。
上述步驟a)所述的具有活化表面的聚合物薄膜就是通過賦能離子的照射而在其表面形成了自由基的薄膜。
上述步驟b)的反應性氣體優(yōu)選在真空室中的壓力達到10-6到104乇時注入。此時，反應性氣體的注入速率優(yōu)選為0．5到1000毫升／分鐘，而且此反應性氣體可以是選自于氦、氫、氧、氮、空氣、氨、一氧化碳、二氧化碳、四氟化碳、甲烷、一氧化二氮，及它們的混合物中的一種以上的氣體。實際上也可以使用所有的其它氣體。
可以應用于上述方法的聚合物薄膜材料是選自于聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的一種聚烯烴，并且優(yōu)選為一種或多種的上述聚烯烴的摻混物或者聚烯烴層壓膜。
將基質(zhì)膜放入具有高真空度的真空室中，產(chǎn)生離子氣體進入離子槍中以產(chǎn)生賦能離子，通過改變離子束的電流，賦能離子就照射到聚合物薄膜的一個或兩個表面上。離子束對聚合物薄膜的照射是為了在聚合物的表面形成自由基。在通過離子束的照射形成了自由基之后，就立即將反應性氣體注入到薄膜的周圍。反應性氣體的極性或非極性的基團與聚合物薄膜表面的自由基反應，從而為聚合物薄膜表面提供了親水性或增強了其疏水性。
通過控制與上述離子槍相連的電源裝置，將賦能粒子的能量限制在0．01到100千電子伏的范圍內(nèi)，反應性氣體的注入速率優(yōu)選保持在0．5到1000毫升／分鐘的范圍內(nèi)，在反應性氣體注入之后，真空室的壓力優(yōu)選保持在10-6-104乇的范圍內(nèi)。
上述方法中的聚合物薄膜表面的改性水平隨著離子粒的照射與反應性氣體的參數(shù)的變化而改變，該反應性氣體參數(shù)包括氣體輸入速率與輸入量。
優(yōu)選將反應性氣體在不干擾前面步驟中離子粒的照射的情況下注入。
在注入反應性氣體的同時時進行常規(guī)的離子束照射，可能會由于離子束的轟擊而引起反應性氣體的離子化，并且聚合物薄膜表面會由于反應性氣體的離子化而受到損傷。然而，如果上述方法所描述的，反應性氣體在離子照射完成之后再注入，則聚合物薄膜表面就會得到改性而不會劣化其機械性能。
根據(jù)上述兩種方法制得的聚合物薄膜可用于電池隔板，特別適用于鋰離子蓄電池或堿性蓄電池的隔板。
通過上述的方法，可以相當容易地制得表面改性的聚合物薄膜，而且，這項工作還可以在一個相當優(yōu)良的生產(chǎn)環(huán)境中進行，因為不使用溶劑。另外，這種方法很適用于大批量生產(chǎn)過程。
上述方法還可以應用于聚合物薄膜(例如聚合物膜片)以外的所有聚合物產(chǎn)品中，或許是由于離子束的照射沒有影響聚合物的基體本身，而只是改變了表面的韌性，也或許是由于反應性氣體在已被離子束照射活化的聚合物表面上反應，導致了聚合物呈親水性或疏水性，從而使得此方法具有了優(yōu)良的表面改性特性。
通過下面的實施例與對比例，對本發(fā)明予以了詳細的解釋。但是實施例是用來說明本發(fā)明的，而不是用來限制本發(fā)明的。
在下面的實施例與對比例中，對改性了的聚合物薄膜表面測試了以下性能a)拉伸強度與拉伸模量美國與材料試驗協(xié)會(ASTM)D882，b)抗刺穿性，c)吸水速率；日本工業(yè)標準(JIS)L-1096，d)與電解液(碳酸乙烯酯與碳酸二甲酯的混合溶液)的接觸角實施例1將干法生產(chǎn)的聚乙烯隔板放到一個真空度保持在10-4乇的真空室之后，用離子槍使氫離子(H2+)粒照射到薄膜的兩個表面上，其中離子束的能量是500電子伏，照射的劑量是5×1014個離子／平方厘米。制得的微孔薄膜具有4．2秒的吸水速率，并且用由碳酸乙烯酯(EC)與碳酸二甲酯(DMC)組成的混合溶液No．1、No．2、No．3，表明了其優(yōu)良的電解液潤濕性，電解液No．1是以4∶6的重量百分比混合的碳酸乙烯與碳酸二甲基酯的混合溶液，電解液是No．2以5∶5的重量百分比混合的碳酸乙烯與碳酸二甲基酯的混合溶液，電解液No．3是以6∶4的重量百分比混合的碳酸乙烯與碳酸二甲基酯的混合溶液。而且，對顯示出最大的極性強度的No．3電解液中不能測量出其電解液接觸角，因為電解液No．3已滲透至聚合物薄膜內(nèi)，這表明此薄膜已被電解液完全潤濕了。
聚乙烯薄膜的表面經(jīng)氫離子粒照射之前的掃描電鏡照片如圖1所示，而聚乙烯薄膜的表面經(jīng)氫離子粒照射之后的掃描電鏡照片如圖2所示。從這些圖中可以看出，經(jīng)過照射的聚乙烯表面非常粗糙，微孔的尺寸也增大了許多。
實施例2將用濕法制得的一個聚乙烯隔板放到一個如實施例1所述的真空度保持在10-4乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在薄膜的兩個表面上，其中離子束的能量為400電子伏，離子照射量為1×1015個離子／平方厘米。制得的微孔薄膜具有2．5秒的吸水速率。潤濕性仍用在實施例1中表現(xiàn)出良好潤濕性的No．1、No．2、No．3三種電解液進行測試。而且，對顯示出最大的極性強度的No．3電解液中不能測量出其電解液接觸角，因為電解液No．3已滲透到聚合物薄膜內(nèi)，這表明此薄膜已被電解液完全潤濕了。
實施例3將一個有三層的薄膜，其包括一聚丙烯頂層，一聚乙烯中間層，一聚丙烯底層，放入到一個如實施例1所述的真空度保持在10-4乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在薄膜的兩個表面上，其中離子束的能量為900電子伏，離子照射劑量為1×1015個離／平方厘米。制得的微孔薄膜具有4．8秒的吸水速率。潤濕性仍用在實施例1中表現(xiàn)出良好的潤濕性的No．1、No．2 No．3三種電解液進行測試。而且，對顯示出最大的極性強度的No．3電解液中不能測量出其電解液接觸角，因為電解液No．3已滲透到聚合物薄內(nèi)，這表明此薄膜已被電解液完全潤濕了。
實施例4將由聚丙烯與聚乙烯的混合物制得的隔板放入到一個如實施例1所述的真空度保持在10-4乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在薄膜的兩個表面上，其中離子束的能量為900電子伏，離子照射劑量為5×1014個離子／平方厘米。制得的微孔薄膜具有4．7秒的吸水速率。潤濕性仍用在實施例1中表現(xiàn)出良好的潤濕性的No．1、No．2 No．3三種電解液進行測試。而且，對顯示出最大的極性強度的No．3電解液中不能測量出其電解液接觸角，因為電解液No．3已滲透到聚合物薄內(nèi)，這表明此薄膜已被電解液完全潤濕了。
實施例5將通過一般的吹塑方法制得一厚度為25微米的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜，將該薄膜放入到一個如實施例1所述的真空度保持在10-5乇的真空室中之后，用電子槍使氬離子(Ar+)照射在薄膜的兩個表面上，其中離子束的能量為2千電子伏，離子照射劑量為1×1012個離子／平方厘米。
在制得的薄膜上測量水的接觸角的結(jié)果顯示為低于10度的值。對比例1通過如實施例5所示的普通的吹塑方法制得一厚度為25微米的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜，在該薄膜上測量水的接觸角的結(jié)果顯示為低于50度的值，此值表示該物質(zhì)呈現(xiàn)疏水性的物理性能。
對比例2由干法制得的聚乙烯微孔膜由干法制得的聚乙烯微孔膜的物理性能如表1所示，此物質(zhì)是由美國Hoechst Celanese公司生產(chǎn)的。
對比例3由干法制得的聚乙烯微孔膜的表面改性將由美國Hoechst Celanese公司用干法制得的聚乙烯微孔膜放入到一個真空度保持在10-5到10-6乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在該薄膜的兩個表面上的同時，注入作為反應性氣體的氧氣，其中離子束的能量為0．9千電子伏，離子照射劑量為1016個離子／平方厘米，氧氣的注入量為4毫升／分鐘。
表面改性的微孔膜的物理性能如表1所示。
實施例6由干法制得的聚乙烯微孔膜的表面改性將由美國Hoechst Celanese公司用干法制得的聚乙烯微孔膜放入到一個真空度保持在10-5到10-6乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在薄膜的兩個表面上，并在其上形成自由基，其中離子束的能量為1千電子伏，離子照射劑量為1016個離子／平方厘米。
在離子束照射之后，就立即將氧氣通過反應性氣體的注入器以200毫升／分鐘的速度注入到真空室中，直到真空室的壓力達到大氣壓力為止。
通過后繼的反應性氣體的注入，就將包含有氧原子的極性基團引入至膜的表面。表面改性的微孔膜的物理性能如表1所示。
對比例4由濕法制得的聚乙烯微孔膜由日本的Tonen公司用常規(guī)的濕法制得的聚乙烯微孔膜的物理性能如表1所示。
實施例7由濕法制得的聚乙烯微孔膜的表面改性將由日本的Tonen公司用常規(guī)的濕法制得的聚乙烯微孔膜放入到一個真空度保持在10-5到10-6乇的真空室中之后，用電子槍使氫離子粒(H2+)照射在薄膜的兩個表面上，并在其上形成自由基，其中離子束的能量為0．7千電子伏，離子照射劑量為5×1015個離子／平方厘米。
在離子束照射之后，就立即將氧氣通過反應性氣體注入器以100毫升／分鐘的速度注入到真空室中，直到真空室的壓力達到大氣壓力為止。
通過后繼的反應性氣體的注入，就將包含有氧原子的極性基團引入至膜的表面。表面改性的微孔膜的物理性能如表1所示。
表1
如上表1中所示，非常明顯地，通過使用本發(fā)明的改性聚合物薄膜表面的方法制得的微孔膜與未經(jīng)處理的微孔膜相比，不僅表現(xiàn)出了同等的機械性能與更快的吸水速率，而且表現(xiàn)出了高度的表面改性效應呈親水性，從而其與電解液的接觸角減小。
而且，本發(fā)明的表面改性方法與其它會極大地劣化薄膜的機械性能(例如其拉伸強度)的方法相比，前者明顯地呈現(xiàn)出更優(yōu)良的表面改性，其能夠產(chǎn)生親水性卻又不劣化薄膜的機械性能。甚至在分析對比例3與4時也同樣如此，兩者是在用常規(guī)的離子束照射聚合物薄膜表面的同時，注入反應性氣體來對聚合物薄膜表面進行改性的。這就導致了所得的微孔膜具有增加的吸水速率，并且通過減小與電解液溶液的接觸角而體現(xiàn)其表面親水性。
本發(fā)明的第一種方法是在真空條件下，通過使賦能離子照射聚合物薄膜的表面，從而改善其對各種溶劑的潤濕性，包括水與電解液，但此方法不需要反應性氣體的輔助。對各種電解液的潤濕性都如此的優(yōu)良，以致于使電解液的選擇變的更加廣泛，因而，當一種處理過的聚合物薄膜用作鋰蓄電池的隔板時，能夠在很大程度上改善其組合結(jié)構(gòu)與性能。
而且，在通過離子束照射與后續(xù)的反應性氣體的注入來改性聚合物薄膜表面的第二種方法中，本發(fā)明中的此方法在通過一種注入的反應性氣體而使改性的聚合物薄膜表面得到所需的性能(例如親水性或疏水性)時，就能改性聚合物薄膜表面而不劣化其機械性能。
雖然通過參照優(yōu)選的實施方案，已對本發(fā)明予以了詳細的描述，但那些本領(lǐng)域熟練人員將會意識到在不偏離所附權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的精神與范圍的情況下，可作出各種改進和變換。
權(quán)利要求
1.一種改性聚合物薄膜表面的方法，其包括在真空條件下用賦能離子粒照射聚合物薄膜表面的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述表面改性是在薄膜的一個或兩個表面上進行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子粒是選自于電子、氫、氧、氮、氦、氟、氖、氪、氬、空氣和一氧化二氮的一種或多種類型的粒子。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中離子粒的能量是10-2到107千電子伏。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中離子粒的劑量是103到1020個離子／平方厘米。
6.如權(quán)利要求1所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中聚合物薄膜材料是選自于包括聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的一種聚烯烴。
7.如權(quán)利要求1所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中聚合物薄膜材料是選自于聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的一種或多種聚烯烴的摻混物或者聚烯烴層壓膜。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中聚合物薄膜是用干法或濕法制得的微孔膜，在干法中微孔是通過低溫或高溫下的拉伸而形成的，在濕法中是通過萃取低分子量材料而形成微孔的。
9.一種使用通過如權(quán)利要求1所述的方法進行表面改性的聚合物薄膜制成的鋰離子蓄電池或堿性蓄電池中的隔板。
10.一種改性聚合物表面的方法，其包括在真空條件下用賦能離子照射聚合物表面的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中表面改性是在聚合物膜片的一個或兩個表面上進行。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中離子粒是選自于電子、氫、氧、氮、氦、氟、氖、氪、氬、空氣和一氧化二氮的一種或多種類型的粒子。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中離子粒的能量是從10-2到107千電子伏。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中離子粒的劑量是從103到1020個離子／平方厘米。
15.一種改性聚合物薄膜表面的方法包括以下步驟a)制備一種具有活化表面的聚合物薄膜，該薄膜是通過放入真空室中，并且在高真空條件下，用離子束向聚合物薄膜表面照射賦能離子而制得的；和b)制備一種用反應性氣體對膜表面進行處理的聚合物薄膜，該薄膜具有上述步驟a)中的活化表面，其是經(jīng)過賦能離子照射之后，再注入反應性氣體制得。
16.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中通過注入反應性氣體，聚合物薄膜的表面改性使聚合物表面具有親水性或增強了其疏水性。
17.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟b)中的反應性氣體的注入是在不干擾離子粒的情況下進行的。
18.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的離子束的照射與步驟b)中的反應性氣體注入是順序進行的。
19.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的賦能離子粒是照射在聚合物薄膜的一個或兩個表面上的。
20.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的離子粒是選自于電子、氫、氧、氮、氦、氟、氖、氪、氬、空氣和一氧化二氮及它們的混合物的一種或多種類型的粒子。
21.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的照射劑量是從105到1020個離子／平方厘米。
22.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的離子粒的能量是從10-2到107千電子伏。
23.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟b)中的高真空度從10-2到10-8乇。
24.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟b)中的反應性氣體注入到真空室中，直到真空室的壓力達到10-6到104乇。
25.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟b)中的反應性氣體的注入速率為0．5到1000毫升／分鐘。
26.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟b)中的反應性氣體是選自于氦、氫、氧、氮、空氣、氨、一氧化碳、二氧化碳、四氟化碳、甲烷、一氧化二氮及它們的混合物之中的一種或多種氣體。
27.如權(quán)利要求15所述改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的聚合物薄膜材料選自于聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的一種聚烯烴。
28.如權(quán)利要求15所述的改性聚合物薄膜表面的方法，其中步驟a)中的聚合物薄膜材料是選自于聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的一種或多種聚烯烴的摻混物或者聚烯烴層壓膜。
29.一種使用通過如權(quán)利要求15所述的方法進行表面改性的聚合物薄膜制成的電池隔板。
30.如權(quán)利要求29所述的一種電池隔板，其中所述電池是指鋰離子蓄電池或堿性蓄電池。
31.一種改性聚合物表面的方法包括以下步驟a)制備一種具有活化表面的聚合物，該聚合物是通過放入真空室中，并且在高真空條件下，用離子束向聚合物表面照射賦能離子而制得的；和b)制備一種用反應性氣體對其表面進行處理的聚合物，該聚合物具有上述步驟a)中的活化表面，其是經(jīng)過賦能離子照射之后，再注入反應性氣體而制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性聚合物表面的方法,特別是一種通過改性聚合物材料或聚合物薄膜的表面以使其具有親水性或者增強其疏水性的方法。本發(fā)明是一種在真空條件下通過賦能離子的照射來改性聚合物薄膜表面的方法。該方法包括以下步驟:a)制備一種具有活化表面的聚合物薄膜,該薄膜是通過放入真空室中,并且在高真空條件下,用離子束向薄膜表面照射賦能離子而制得的;和b)制備一種用反應性氣體對其表面進行處理的聚合物薄膜,該聚合物薄膜具有上述步驟a)中的活化表面,其是經(jīng)過賦能離子照射之后,再注入反應性氣體而制得的。本發(fā)明中的方法可以改性聚合物薄膜的表面,以實現(xiàn)使其具有親水性或疏水性的目的,而不會劣化聚合物薄膜的機械性能。另外,由于此聚合物薄膜的表面改性是一項不需要使用溶劑的相當簡單的技術(shù),所以它也可以提供一個改良的工作環(huán)境,并非常適用于大批量的生產(chǎn)工藝。
文檔編號B29C59/16GK1289267SQ99802617
公開日2001年3月28日 申請日期1999年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者李相英, 安秉寅, 宋憲植, 金明萬 申請人:Lg化學株式會社