KR20200062808A - Polyethylene porous separator and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Provided are a polyethylene porous separator having physical properties and heat resistance suitable for the porous separator by adding a carbon material to polyethylene, and a manufacturing method thereof. The present invention provides the method of manufacturing the polyethylene porous separator, which includes the steps of: (a) dispersing graphene in a liquid low molecular weight material; (b) mixing the liquid low molecular weight material in which the graphene is dispersed with polyethylene; and (c) removing the liquid low molecular weight substance from the mixture mixed in the step (b), wherein 0.03 to 35 parts by weight of the graphene is included based on 100 parts by weight of the polyethylene.

Description

폴리에틸렌 다공성 분리막 및 그 제조방법{Polyethylene porous separator and manufacturing method thereof}Polyethylene porous separator and manufacturing method thereof

본 발명은 폴리에틸렌 다공성 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 분리막 재료로 사용되는 폴리에틸렌에 탄소물질을 혼합함으로써 강도가 우수한 폴리에틸렌 다공성 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polyethylene porous separator and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a polyethylene porous separator having excellent strength by mixing a carbon material with polyethylene used as a porous separator material and a method for manufacturing the same.

다공성 막은 이차 전지 분리막, 여과막 등 특정 성분을 구분하여 나누고자 하는 용도에 널리 사용되고 있다. 최근 수요가 증가하고 있는 필름 형태의 다공성 막에 폴리올레핀이 사용되고 있으며, 수요 증가에 따라 소재 사용량도 점차 증가하고 있다. 그 중 얇은 두께로도 요구하는 물성을 만족할 수 있는 폴리에틸렌은 그 수요 성장세가 뚜렷하다.Porous membranes are widely used in applications to divide and divide specific components such as secondary battery separators and filtration membranes. Recently, polyolefins are used for film-type porous membranes, which are in increasing demand, and the use of materials is gradually increasing as demand increases. Among them, polyethylene, which can satisfy the required properties even with a thin thickness, has a strong demand growth.

폴리에틸렌을 사용하는 다공성 막은 저분자 물질을 함께 사용하여 제조된다. 우선 분자량이 큰 고밀도 폴리에틸렌을 파라핀 오일 등과 같은 저분자 물질을 혼합하여 시트 상의 성형품을 만들고, 이 성형품을 연신 시키는 동시에 저분자 물질을 추출하여 기공을 형성한다. 일반적으로 폴리에틸렌은 분자량이 높을수록 물성이 우수하나, 이 공정을 사용하는 폴리에틸렌은 흐름성이 매우 낮기 때문에 폴리에틸렌 함량 조절이나, 분자량 증가에는 한계가 있다. 또한, 고분자 재료일수록 수축 특성도 증가하기 때문에 소재 변경에는 한계가 있다고 할 수 있다. 그 외에도 공정 온도, 속도 비율, 어닐링 조건 등을 조절하여 원하는 특성을 도출하는 방법도 사용하고 있다. 그러나 폴리올레핀 소재의 근본적인 특성으로 인하여 일정 수준 이상의 물성을 기대하기 어려우며, 단독으로 사용하기 보다는 금속 산화물 등의 물질을 양면 또는 단면에 코팅하여 사용하기도 한다. 하지만 소재의 분자량 조절로는 성형성, 내열성, 열수축 개선에 한계가 있으며, 코팅 방법은 코팅 층의 분리, 생산 수율, 공정의 복잡성, 비용 등 문제가 발생할 가능성이 있다.Porous membranes using polyethylene are made by using low molecular weight materials together. First, a high-density polyethylene having a high molecular weight is mixed with a low-molecular substance such as paraffin oil to make a molded article on a sheet, and while stretching the molded article, a low-molecular substance is extracted to form pores. In general, the higher the molecular weight, the better the physical properties, but the polyethylene using this process has very low flowability, so there is a limit to controlling the polyethylene content or increasing the molecular weight. In addition, it can be said that there is a limit to the material change because the shrinkage property of the polymer material increases. In addition, a method of deriving desired characteristics by controlling process temperature, rate ratio, annealing condition, etc. is also used. However, due to the fundamental properties of the polyolefin material, it is difficult to expect more than a certain level of physical properties, and a material such as a metal oxide may be coated on both sides or one side rather than being used alone. However, there are limitations in improving moldability, heat resistance, and heat shrinkage by adjusting the molecular weight of the material, and the coating method may cause problems such as separation of the coating layer, production yield, process complexity, and cost.

그래핀 소재는 물리적인 성질이 매우 우수한 물질로, 강도가 매우 높고, 안정적이며, 기계적으로 탄력적인 소재이다. 또 무게 대 체적비가 매우 크기 때문이 소량의 첨가만으로도 높은 특성 증가를 유도할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 그래핀은 소재 분산이 어렵고, 부피가 매우 커 사용하기 어려우며, 타 소재와 혼합이 어렵기 때문이 이상적인 효과를 발현하기 어렵다.Graphene material is a material with very good physical properties, and is very high in strength, stable, and mechanically elastic. In addition, because the weight-to-volume ratio is very large, there is an advantage in that a high amount of properties can be induced only by adding a small amount. However, it is difficult to develop the ideal effect because graphene is difficult to disperse, difficult to use, and difficult to mix with other materials.

일본등록특허 제5021461호는 소재 및 공정 조건 변경을 통하여 물성 증가를 구현하기 위하여 일반적인 다공막 제조 방법인 폴리올레핀과 용제를 포함한 겔형 성형물을 연신하여 얻어진 미세 다공막에 대하여 개시하고 있으나, 소재의 근본적인 한계가 존재한다.Japanese Patent No. 5021461 discloses a microporous membrane obtained by stretching a gel-like molded product including a polyolefin and a solvent, which is a general porous membrane manufacturing method, in order to realize an increase in physical properties by changing the material and process conditions, but the fundamental limitations of the material Exists.

한국공개특허 제2018-0034290호는 그래파이트가 첨가된 다공 탄소질 필름층을 포함하는 연료 전지용 전해질 막에 대하여 개시하고 있으나, 필름 양면에 불소계 이오노머층을 구비한 것으로 성형품 제조 방법이 어렵고 복잡하다.Korean Patent Publication No. 2018-0034290 discloses an electrolyte membrane for a fuel cell including a porous carbonaceous film layer to which graphite is added, but the method for manufacturing a molded product is difficult and complicated by having a fluorine-based ionomer layer on both sides of the film.

비특허문헌(Pingfu Wei and Shibing Bai, RSC Advanced, 93697-93705)은 폴리에틸렌에 그래핀을 분산시키기 위하여 밀링 방법을 사용하고 있으나, 높은 분자량의 소재를 사용하는 다공성 막 제조 방법에는 해당 기술을 사용할 수 없다.Non-patent literature (Pingfu Wei and Shibing Bai, RSC Advanced, 93697-93705) uses a milling method to disperse graphene in polyethylene, but the technique can be used for the method of manufacturing a porous membrane using a high molecular weight material. none.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 폴리에틸렌에 탄소물질을 첨가함으로써 다공성 분리막에 합당한 물성 및 내열성을 지니는 폴리에틸렌 다공성 분리막 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. Therefore, the present invention was devised to solve the above problems, and to provide a polyethylene porous separator having a proper physical property and heat resistance to a porous separator by adding a carbon material to the polyethylene and a method for manufacturing the same.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 액상 저분자 물질에 그래핀을 분산시키는 단계; (b) 상기 그래핀이 분산된 상기 액상 저분자 물질을 폴리에틸렌에 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물에서 상기 액상 저분자 물질을 제거하는 단계;를 를 포함하며, 상기 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 상기 그래핀을 0.03~35중량부 포함하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises: (a) dispersing graphene in a liquid low molecular substance; (b) mixing the liquid low molecular substance in which the graphene is dispersed in polyethylene; And (c) removing the liquid low-molecular substance from the mixture mixed in the step (b); wherein, the polyethylene porous separator comprising 0.03 to 35 parts by weight of the graphene with respect to 100 parts by weight of the polyethylene Provide a method.

또한, 상기 액상 저분자 물질은 프탈산 에스테르류 화합물, 방향족 에테르 화합물 및 탄소수 30개 이내의 지방산 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.In addition, the liquid low molecular material provides a method for producing a polyethylene porous separator, characterized in that at least one member selected from the group consisting of phthalic acid ester compounds, aromatic ether compounds, and fatty acid compounds having 30 carbon atoms or less.

또한 상기 (a) 단계는 초음파 주파수 100MHz 이하로 처리하여 그래핀을 분산시키는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.In addition, step (a) provides a method for producing a polyethylene porous separator characterized in that graphene is dispersed by treating at an ultrasonic frequency of 100 MHz or less.

또한 상기 (b) 단계의 상기 폴리에틸렌은 중량평균 분자량이 300,000~900,000인 고밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.In addition, the polyethylene of the step (b) provides a polyethylene porous separator manufacturing method characterized in that the high-density polyethylene having a weight average molecular weight of 300,000 ~ 900,000.

또한 상기 (b) 단계 및 (c) 단계 사이에 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물을 성형하고, 연신 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.It also provides a method for producing a polyethylene porous separator, characterized in that it further comprises the step of molding and stretching the mixture mixed in step (b) between steps (b) and (c).

또한 상기 연신은 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물을 100~140℃에서 종방향 및 횡방향으로 4~10배 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 제공한다.In addition, the stretching provides a method for producing a polyethylene porous separator characterized in that the mixture mixed in step (b) is stretched 4 to 10 times in the longitudinal and transverse directions at 100 to 140°C.

또한 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 이용하여 제조된 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제공한다.In addition, it provides a polyethylene porous separator prepared by using the polyethylene porous separator manufacturing method.

또한 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막은 하기 측정 방법으로 측정한 천공 강도가 500gf 이상이고, 열 수축율이 1% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제공한다.In addition, the polyethylene porous separator provides a polyethylene porous separator characterized in that the puncture strength measured by the following measurement method is 500 gf or more and the heat shrinkage is less than 1%.

[천공강도 측정방법][Measurement method of puncture strength]

다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 지름 10㎜의 구멍이 형성된 판 위에 상기 시편을 올려놓고 1㎜ 탐침으로 누르면서 뚫어지는 힘을 측정하되, 상기 시편의 천공 강도를 세 차례씩 측정 후, 평균값을 계산함.After cutting the porous membrane specimen to a size of 50 x 50 mm, place the specimen on a plate with a hole of 10 mm in diameter and measure the force to be drilled while pressing with a 1 mm probe, after measuring the puncture strength of the specimen three times, the average value Calculated.

[열 수축율 측정방법][Measurement method of heat shrinkage]

다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 상기 시편을 90℃ 및 105℃ 오븐에서 각각 1시간 동안 방치시킨 다음, 각 시편의 수축 정도를 측정하여 평균 열 수축율을 계산함.After cutting the porous membrane specimens to 50 x 50 mm size, the specimens were left in an oven at 90°C and 105°C for 1 hour, respectively, and then the degree of shrinkage of each specimen was measured to calculate the average heat shrinkage.

본 발명은 폴리에틸렌 다공성 분리막에 있어 폴리에틸렌에 탄소물질을 첨가하여 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제조함으로써, 강도 및 내열성이 증가하고 열 수축이 적게 발생하면서도 투기도가 감소하지 않는 폴리에틸렌 다공성 분리막 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention provides a polyethylene porous separator having a carbon material added to polyethylene in a polyethylene porous separator to produce a polyethylene porous separator, which increases strength and heat resistance, generates less thermal shrinkage, and does not decrease air permeability, and a method for manufacturing the same. You can.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

본 발명자들은 폴리에틸렌 다공성 분리막에 있어서, 기존에 다공성 분리막의 재료로 사용되던 폴리에틸렌은 흐름성이 매우 낮고, 함량 조절 및 분자량 증대가 어려우며 다공성 분리막 제조 시 수축 특성도 증가한다 문제점이 있으나 기존의 소재 변경에는 한계가 있다는 사실을 직시하고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 폴리에틸렌에 탄소물질 중 하나인 그래핀을 폴리에틸렌과 상분리 특성을 나타내는 액상 저분자 물질에 혼합하여 다공성 분리막을 제조하는 경우, 폴리에틸렌 다공성 분리막의 물성 및 내열성이 증가하고, 특정 공정을 통해 그래핀을 액상 저분자 물질에 분산시켜 혼합하는 경우에는 더욱 용이하게 그래핀과 상기 폴리에틸렌이 혼합된다는 사실을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors in the polyethylene porous separator, polyethylene, which was previously used as a material for the porous separator, has very low flowability, is difficult to control the content and increase the molecular weight, and also increases the shrinkage characteristics when manufacturing the porous separator. Faced with the fact that there are limitations, and as a result of repeated studies to solve these problems, when preparing a porous membrane by mixing graphene, one of the carbon materials in polyethylene, into a liquid low molecular material exhibiting phase separation properties with polyethylene, The physical properties and heat resistance of the polyethylene porous membrane are increased, and when graphene is dispersed and mixed in a liquid low-molecular substance through a specific process, it has been found that the graphene and the polyethylene are mixed more easily and the present invention has been reached.

따라서, 본 발명은 (a) 액상 저분자 물질에 그래핀을 분산시키는 단계; (b) 상기 그래핀이 분산된 상기 액상 저분자 물질을 폴리에틸렌에 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물에서 상기 액상 저분자 물질을 제거하는 단계;를 포함하며, 상기 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 상기 그래핀을 0.03~35중량부 포함하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 개시한다.Therefore, the present invention comprises the steps of (a) dispersing graphene in a liquid low molecular substance; (b) mixing the liquid low molecular substance in which the graphene is dispersed in polyethylene; And (c) removing the liquid low-molecular substance from the mixture mixed in the step (b); a method for manufacturing a polyethylene porous separator comprising 0.03 to 35 parts by weight of the graphene with respect to 100 parts by weight of the polyethylene. Disclosed.

본 발명에서 상기 (a) 단계는 그래핀과 폴리에틸렌이 용이하게 혼합될 수 있도록 하기 위하여 상기 그래핀을 상기 액상 저분자 물질에 분산시키는 단계로서, 상기 액상 저분자 물질은 상기 폴리에틸렌과 상 분리 특성을 지니고 있어 폴리에틸렌 다공성 막 제조 시 용이하게 제거될 수 있고, 이러한 특성으로 인하여 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막의 공극률이 향상될 수 있고, 상기 액상 저분자 물질은 상온에서 액체 상태이므로 분자량이 매우 높은 상기 폴리에틸렌도 다공성 막 제조에 사용할 수 있고, 다공성 막 제조에 사용하고자 하는 첨가제 등도 상기 액상 저분자 물질에 분산시켜 사용할 수 있다.In the present invention, step (a) is a step of dispersing the graphene in the liquid low-molecular substance so that graphene and polyethylene can be easily mixed, and the liquid low-molecular substance has a phase separation property with the polyethylene. When the polyethylene porous membrane can be easily removed, the porosity of the polyethylene porous separator can be improved due to these characteristics, and the liquid low molecular material is in a liquid state at room temperature, so the polyethylene having a very high molecular weight can also be used for preparing the porous membrane. In addition, additives to be used for preparing a porous membrane may also be used by dispersing in the liquid low molecular material.

상기 액상 저분자 물질은 상기 폴리에틸렌과 상 분리 특성을 나타내는 물질로서 프탈산 에스테르류 화합물, 방향족 에테르 화합물 및 탄소수 30개 이내의 지방산 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 30개 이내의 지방산의 한 종류인 파라핀 오일일 수 있다.The liquid low-molecular substance is a material exhibiting phase separation characteristics with the polyethylene, and may be at least one compound selected from the group consisting of phthalic acid ester compounds, aromatic ether compounds, and fatty acid compounds having 30 carbon atoms or less, preferably 30 carbon atoms. It may be a paraffin oil, which is one type of fatty acids.

본 발명에서 상기 그래핀은 탄소들이 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 구조를 갖는 흑연의 한 층을 일컫는 것으로, 그래핀은 0.2㎚의 두께로 물리적, 화학적 안정성이 매우 높은 것으로 알려져 있다.In the present invention, the graphene refers to a layer of graphite having a structure in which planes in which carbons are arranged as a honeycomb-shaped hexagonal net are stacked in layers. Is known.

또한, 그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높다. 또한, 빛을 대부분 통과시키기 때문에 투명하며 신축성도 매우 뛰어나다.In addition, graphene conducts electricity more than 100 times better than copper, and electron mobility is more than 100 times faster than silicon, which is mainly used as a semiconductor. Its strength is more than 200 times stronger than steel, and it has more than 2 times higher thermal conductivity than diamond, which boasts the best thermal conductivity. In addition, since most of the light passes, it is transparent and has excellent elasticity.

그러나, 그래핀은 소재 분산이 매우 어렵고 부피가 매우 커 사용하기 어려우며, 타 소재와 혼합이 어렵기 때문이 이상적인 효과를 발현하기 어렵다는 단점이 있다. However, graphene has a disadvantage in that it is difficult to express an ideal effect because it is very difficult to use, very difficult to use, and difficult to mix with other materials.

본 발명에서는 상기 그래핀의 단점을 해결하기 위하여 상기 그래핀은 상기 액상 저분자 물질에 분산된 후 폴리에틸렌에 혼합된다. 상기 폴리에틸렌에 대하여 상 분리 특성을 나타내는 액상 저분자 물질에 분산되는 그래핀의 함량은 상기 액상 저분자 물질 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 0.01~10중량부일 수 있고, 바람직하게는 0.03~5중량부일수 있고, 더욱 바람직하게는 0.05~1중량부일 수 있다.In the present invention, in order to solve the disadvantages of the graphene, the graphene is dispersed in the liquid low-molecular substance and then mixed with polyethylene. The amount of graphene dispersed in the liquid low-molecular substance exhibiting phase separation properties with respect to the polyethylene may be 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total liquid low-molecular substance and polyethylene, preferably 0.03 to 5 parts by weight, , More preferably, it may be 0.05 to 1 part by weight.

상기 액상 저분자 물질에 분산되는 그래핀의 양이 액상 저분자 물질 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 0.01중량부 미만이면, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 다공성 분리막의 천공강도가 낮아지고 열 수축이 크게 발생할 수 있고, 상기 그래핀의 양이 액상 저분자 물질 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 10중량부를 초과하면 그래핀이 액상 저분자 물질에 용이하게 분산되지 않고 뭉치게 되어 상기 폴리에틸렌과 혼합되지 않아 공극률이 낮아질 수 있다.When the amount of graphene dispersed in the liquid low-molecular substance is less than 0.01 part by weight based on 100 parts by weight of the total of the liquid low-molecular substance and polyethylene, the puncture strength of the polyethylene porous separator according to the present invention is lowered and heat shrinkage may occur significantly, When the amount of the graphene exceeds 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total liquid low-molecular substance and polyethylene, graphene is not easily dispersed in the liquid low-molecular substance and is agglomerated so that the porosity may be lowered because it is not mixed with the polyethylene.

또한, 본 발명에서는 상기 그래핀을 상기 액상 저분자 물질에 분산시키기 위해 초음파를 이용할 수 있고, 상기 초음파의 주파수는 100MHz이하일 수 있고, 바람직하게는 10~90MHz일 수 있고, 더욱 바람직하게는 30~70MHz일 수 있다.In addition, in the present invention, ultrasound may be used to disperse the graphene in the liquid low molecular substance, and the frequency of the ultrasound may be 100 MHz or less, preferably 10 to 90 MHz, and more preferably 30 to 70 MHz. Can be

상기 (a) 단계에서 상기 그래핀을 상기 액상 저분자 물질에 분산시키기 위해서는 초음파의 에너지가 매우 중요한데, 초음파 처리 시 초음파의 주파수가 10MHz 미만인 경우에는 가해지는 에너지가 낮아 상기 그래핀이 상기 액상 저분자 물질에 골고루 분산되지 않을 수 있고, 상기 초음파의 주파수가 100MHz를 초과하는 경우에는 지나친 에너지 공급으로 인한 그래핀 응집현상이 일어날 수 있다.In step (a), the energy of ultrasonic waves is very important to disperse the graphene in the liquid low molecular substance. When the frequency of ultrasonic waves is less than 10 MHz during the ultrasonic treatment, the applied energy is low, so that the graphene is added to the liquid low molecular substance. It may not be evenly distributed, and when the frequency of the ultrasonic wave exceeds 100 MHz, graphene aggregation may occur due to excessive energy supply.

또한, 상기 초음파 처리 공정 수행 시간은 1~1000분일 수 있고, 바람직하게는 10~300분일 수 있고, 더욱 바람직하게는 15~50분일 수 있다.In addition, the time for performing the ultrasonic treatment process may be 1 to 1000 minutes, preferably 10 to 300 minutes, and more preferably 15 to 50 minutes.

상기 초음파 처리 시간이 1분 미만이면, 가해지는 에너지가 작아 상기 그래핀이 상기 액상 저분자 물질에 골고루 분산되지 않을 수 있고, 1000분을 초과하면 시간 대비 상기 그래핀의 분산도가 높아지지 않아 경제적이지 못할 수 있다. If the ultrasonic treatment time is less than 1 minute, the applied energy is small, and the graphene may not be evenly dispersed in the liquid low-molecular substance, and if it exceeds 1000 minutes, the dispersion degree of the graphene over time is not increased, which is economical. May not.

본 발명에서 상기 (b) 단계는 그래핀이 분산된 액상 저분자 물질과 폴리에틸렌을 혼합하는 단계로서, 상기 혼합 공정은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 그래핀이 분산된 상기 액상 저분자 물질과 상기 폴리에틸렌을 배치 형태의 압출기에 넣고 210~250℃, 바람직하게는 220~240℃에서 40~80rpm, 바람직하게는 50~70rpm의 속도로 수행될 수 있으며, 상기 (b) 단계에서는 산화를 막기 위하여 상기 폴리에틸렌에 산화방지제를 첨가한 후 혼합 공정이 수행될 수 있다.In the present invention, the step (b) is a step of mixing the liquid low-molecular substance in which graphene is dispersed and polyethylene, and the mixing process is not particularly limited, and the liquid low-molecular substance in which the graphene is dispersed and the polyethylene are disposed. In the form of an extruder, it may be carried out at a rate of 40-80 rpm, preferably 50-70 rpm, at 210-250°C, preferably 220-240°C. In step (b), oxidation is performed on the polyethylene to prevent oxidation. The mixing process can be performed after adding the inhibitor.

또한, 상기 (b) 단계에서 상기 폴리에틸렌은 다공성 분리막의 물성 및 내열성을 위하여 고밀도 폴리에틸렌이 사용될 수 있고, 상기 고밀도 폴리에틸렌의 밀도는 0.930~0.980g/㎤일 수 있고, 중량평균 분자량은 300,000~900,000일 수 있고, 바람직하게는 400,000~800,000일 수 있고, 가장 바람직하게는 500,000~700,000일 수 있다. 해당 분자량은 가공성과 본원발명의 폴리에틸렌 다공성 분리막의 물성 및 특성이 최적화될 수 있는 범위이다.In addition, in the step (b), high density polyethylene may be used for the physical properties and heat resistance of the porous membrane, and the density of the high density polyethylene may be 0.930 to 0.980 g/cm 3, and the weight average molecular weight is 300,000 to 900,000 days. It may be, preferably from 400,000 to 800,000, most preferably from 500,000 to 700,000. The molecular weight is a range in which the processability and properties and properties of the polyethylene porous separator of the present invention can be optimized.

본 발명에서 상기 혼합 공정 수행 후 상기 액상 저분자 물질을 용이하게 제거하기 위하여 상기 혼합된 혼합물을 성형 및 연신할 수 있다. 상기 연신은 150~170℃로 가열된 열판 위에서 0.1~2mm의 두께로 시트를 성형 후, 2축 연신기를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 연신 시 온도는 100~140℃일 수 있고, 바람직하게는 110~120℃일 수 있으며, 상기 시트를 종방향 및 횡방향으로 각각 4~10배 바람직하게는 6~8배 연신할 수 있다.In the present invention, the mixed mixture may be molded and stretched to easily remove the liquid low-molecular substance after performing the mixing process. The stretching may be performed using a biaxial stretching machine after forming a sheet with a thickness of 0.1 to 2 mm on a hot plate heated to 150 to 170°C. When stretching, the temperature may be 100 to 140°C, preferably 110 to 120°C, and the sheet may be stretched 4 to 10 times, preferably 6 to 8 times, respectively in the longitudinal and transverse directions.

상기 연신 시 온도가 110℃ 미만이면, 미연신되어 파단이 발생할 수 있고 120℃를 초과하면 공극 발생이 되지 않을 수 있으며, 또한 연신 비율이 종방향 및 횡방향으로 4배 미만이면 후술하는 바와 같이 상기 액상 저분자 물질을 제거하는 것이 용이하지 않을 수 있고, 연신 비율이 종방향 및 횡방향으로 10배를 초과하면 연신 과정에서 상기 시트가 찢어질 수 있기 때문에 분리막으로 사용할 수 없게 된다.If the temperature at the time of stretching is less than 110° C., unstretched and breakage may occur, and if it exceeds 120° C., voids may not be generated. If the draw ratio is less than 4 times in the longitudinal and transverse directions, as described below It may not be easy to remove the liquid low-molecular substance, and if the stretching ratio exceeds 10 times in the longitudinal and transverse directions, the sheet may be torn during the stretching process, so that it cannot be used as a separator.

본 발명에서 상기 (c) 단계는 공극이 형성되는 단계로서 구체적으로 (b) 단계에서 혼합된 혼합물에서 상기 액상 저분자 물질이 제거되어 공극이 형성되고 공극이 형성된 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막의 공극률은 30% 이상일 수 있고, 바람직하게는 35% 이상일 수 있다. In the present invention, step (c) is a step in which pores are formed. Specifically, the porosity of the polyethylene porous separator having pores formed by removing the liquid low-molecular substance from the mixture mixed in step (b) is 30% or more. It may be, preferably 35% or more.

이에 따라, 본 발명에 따라 상기 액상 저분자 물질이 제거된 폴리에텔린 다공성 분리막은 상기 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 상기 그래핀을 0.03~35중량부 포함하고, 바람직하게는 0.1~17중량부를 포함하고, 더욱 바람직하게는 0.2~5중량부를 포함한다.Accordingly, according to the present invention, the porous porous membrane for removing the liquid low-molecular substance contains 0.03 to 35 parts by weight of the graphene, preferably 0.1 to 17 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyethylene, More preferably, it contains 0.2 to 5 parts by weight.

상기 그래핀이 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막에 폴리에틸렌 100중량부 대비0.03중량부 미만으로 포함되면 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막의 천공강도가 낮아지고 열 수축이 크게 발생할 수 있고, 상기 그래핀이 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막에 폴리에틸렌 100중량부 대비 35중량부를 초과하여 포함되면 상기 그래핀이 용이하게 분산되지 않고 뭉쳐 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막의 공극률이 낮아질 수 있다.When the graphene is included in the polyethylene porous separator in an amount less than 0.03 parts by weight compared to 100 parts by weight of polyethylene, the puncture strength of the polyethylene porous separator may be lowered and heat shrinkage may occur, and the graphene is polyethylene 100 in the polyethylene porous separator. When included in an amount exceeding 35 parts by weight compared to parts by weight, the graphene may not be easily dispersed and may be aggregated to lower the porosity of the polyethylene porous separator.

상기 (c) 단계에서 상기 액상 저분자 물질을 제거하기 위하여 유기용매를 사용할 수 있고, 구체적으로 메틸렌클로라이드, 에탄올, 메탄올 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 메틸렌클로라이드가 사용될 수 있다.In step (c), an organic solvent may be used to remove the liquid low-molecular substance, and specifically methylene chloride, ethanol, methanol, and the like may be used, and preferably methylene chloride may be used.

상기 (c) 단계에서 액상 저분자 물질이 제거되면 혼합물을 상온에서 건조하여 폴리에틸렌 다공성 막을 제조한다.When the liquid low molecular substance is removed in the step (c), the mixture is dried at room temperature to prepare a polyethylene porous membrane.

본 발명은 다른 양태로서 상기 폴리에틸렌 다공성 제조방법을 이용하여 제조된 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a polyethylene porous separator manufactured using the polyethylene porous manufacturing method.

이와 같이, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 이용하여 제조된 폴리에틸렌 다공성 분리막은 그래핀을 액상 저분자 물질에 분산시켜 폴리에틸렌 수지에 혼합하여 제조함으로써 폴리에틸렌 단독 사용 성형품과 투기도는 유사 수준이면서도 천공 강도를 증가시키고 열 수축율은 감소시켜 분리막 소재로 사용되는 필름의 기공 특성 및 기계적 물성 특성을 현저히 개선시킬 수 있다. As described above, the polyethylene porous separator manufactured by using the method of manufacturing the polyethylene porous separator according to the present invention is prepared by dispersing graphene in a liquid low-molecular substance and mixing it with a polyethylene resin, so that the molded article and air permeability of polyethylene are similar but have a puncture strength. And reducing the heat shrinkage rate, it is possible to significantly improve the porosity and mechanical properties of the film used as a separator material.

구체적으로 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막은 하기 측정 방법으로 측정한 천공 강도가 500gf 이상일 수 있고, 바람직하게는 500~2,000gf일 수 있고, 더욱 바람직하게는 600~1,000gf일 수 있으며, 하기 측정 방법으로 측정한 열 수축율이 1% 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.1~0.8%일 수 있고, 가장 바람직하게는 0.1~0.5%일 수 있다. Specifically, the polyethylene porous separator may have a puncture strength measured by the following measuring method of 500 gf or more, preferably 500 to 2,000 gf, more preferably 600 to 1,000 gf, measured by the following measuring method The heat shrinkage may be less than 1%, preferably 0.1 to 0.8%, and most preferably 0.1 to 0.5%.

[천공강도 측정방법] [Measurement method of puncture strength]

다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 지름 10㎜의 구멍이 형성된 판 위에 상기 시편을 올려놓고 1㎜ 탐침으로 누르면서 뚫어지는 힘을 측정하되, 상기 시편의 천공 강도를 세 차례씩 측정 후, 평균값을 계산함. After cutting the porous membrane specimen to a size of 50 x 50 mm, place the specimen on a plate with a hole of 10 mm in diameter and measure the force drilled while pressing with a 1 mm probe, after measuring the puncture strength of the specimen three times, the average value Calculated.

[열 수축율 측정방법] [Measurement method of heat shrinkage]

다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 상기 시편을 90℃ 및 105℃ 오븐에서 각각 1시간 동안 방치시킨 다음, 각 시편의 수축 정도를 측정하여 평균 열 수축율을 계산함.After cutting the porous membrane specimens to 50 x 50 mm size, the specimens were left in an oven at 90°C and 105°C for 1 hour, respectively, and then the degree of shrinkage of each specimen was measured to calculate the average heat shrinkage.

또한, 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막은 투기도가 350s/100cc이하 일 수 있고, 바람직하게는 150~300s/100cc일 수 있고, 더욱 바람직하게는 180~250s/100cc일 수 있다. In addition, the polyethylene porous separator may have an air permeability of 350 s/100 cc or less, preferably 150 to 300 s/100 cc, and more preferably 180 to 250 s/100 cc.

상기 폴리에틸렌 다공성 분리막의 투기도는 물질의 투과도를 나타내는 수치로서 배터리 분리막에 있어서 상기 투기도가 350s/100cc를 초과하면 급속 충방전 효율이 감소할 수 있으며, 150s/100cc 미만인 경우 상관 관계가 있는 천공 강도가 낮아질 수 있다.The air permeability of the polyethylene porous separator is a value indicating the permeability of the material. In the battery separator, if the air permeability exceeds 350 s/100 cc, the rapid charge/discharge efficiency may decrease, and if it is less than 150 s/100 cc, correlated puncture strength Can be lowered.

이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.Hereinafter, a specific embodiment according to the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용된 성분의 사양은 다음과 같다.First, the specifications of the components used in Examples and Comparative Examples of the present invention are as follows.

(1) 파라핀 오일: 40℃에서의 동점도가 68cSt, 밀도 0.857g/cc를 갖는 파라핀 오일을 사용(1) Paraffin oil: Paraffin oil having a kinematic viscosity at 40°C of 68 cSt and a density of 0.857 g/cc is used.

(2) 폴리에틸렌: 중량평균 분자량 600,000인 제품을 사용.(2) Polyethylene: A product with a weight average molecular weight of 600,000 is used.

(3) 그래핀: Nanoplatelet 형태를 갖는 그래핀을 사용(N002-PDR).(3) Graphene: Graphene in the form of a nanoplatelet is used (N002-PDR).

(4) 산화방지제: 1010(송원산업 XONGNOX 1010) 1,000ppm을 사용.(4) Antioxidant: 1010 (Songwon Industrial XONGNOX 1010) 1,000ppm is used.

실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 and 2

파라핀 오일을 파라핀 오일 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 70중량부를 준비하고 상기 파라핀 오일에 하기 표 1에 기재된 함량의 그래핀을 첨가한 후 하기 표 1에 따른 초음파 주파수 및 시간에 따라 처리하여 상기 파라핀 오일에 그래핀을 분산시킨다. 분산 후, 폴리에틸렌을 파라핀 오일 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 30중량부를 준비하고, 상기 폴리에틸렌에 산화방지제 1010을 1,000ppm을 첨가하여 혼합 분말을 제조한다. 상기 그래핀이 분산된 파라핀 오일과 산화방지제가 첨가된 폴리에틸렌 분말을 배치 형태의 압출기에 넣고 230℃ 조건에서 60rpm으로 혼합한다. 혼합 후 상기 혼합물을 160℃로 가열된 열판 위에서 1㎜ 두께의 시트로 성형하고, 2축 연신기를 이용하여 114~116℃에서 종방향 및 횡방향으로 7배 연신시킨다. 연신 후 메틸렌클로라이드를 사용하여 상기 파라핀 오일을 추출하고, 상온에서 건조하여 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제조한다. 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막에 포함된 상기 그래핀의 함량은 하기 표 1에 나타내었다.Prepare 70 parts by weight of paraffin oil with respect to 100 parts by weight of paraffin oil and polyethylene, add graphene of the content shown in Table 1 to the paraffin oil, and then treat it according to the ultrasonic frequency and time according to Table 1 below. Disperse graphene in oil. After dispersion, polyethylene is prepared in 30 parts by weight based on 100 parts by weight of paraffin oil and polyethylene, and 1,000 ppm of antioxidant 1010 is added to the polyethylene to prepare a mixed powder. The paraffin oil in which the graphene is dispersed and the polyethylene powder to which the antioxidant is added are placed in a batch type extruder and mixed at 60° C. under 230° C. conditions. After mixing, the mixture is molded into a sheet having a thickness of 1 mm on a hot plate heated to 160°C, and stretched 7 times in the longitudinal and transverse directions at 114 to 116°C using a biaxial stretching machine. After stretching, the paraffin oil is extracted using methylene chloride, and dried at room temperature to prepare a polyethylene porous separator. The content of the graphene contained in the polyethylene porous separator is shown in Table 1 below.

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비교예Comparative example 3 3

파라핀 오일 및 폴리에틸렌 총 100중량부에 대하여 파라핀 오일 70중량부, 폴리에틸렌 30중량부, 그래핀 0.5중량부 및 산화방지제 1010을 1,000ppm을 혼합하여 초음파 주파수 50MHz로 20분간 처리한 후 배치 형태의 압출기에 넣고 230℃ 조건에서 60rpm으로 혼합한다. 혼합 후 상기 혼합물을 160℃로 가열된 열판 위에서 1㎜ 두께의 시트로 성형하고, 메틸렌클로라이드를 사용하여 상기 파라핀 오일을 추출하고, 상온에서 건조하여 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제조한다. 상기 폴리에틸렌 다공성 분리막에 포함된 상기 그래핀의 함량은 상기 폴리에틸렌 100중량부 대비 1.67중량부이다.After mixing 70 parts by weight of paraffin oil, 30 parts by weight of polyethylene, 0.5 parts by weight of graphene, and 1010 parts of antioxidant 1010 parts by weight with respect to 100 parts by weight of paraffin oil and polyethylene, and treating them at an ultrasonic frequency of 50 MHz for 20 minutes, the batch extruder Put in and mix at 60 rpm under 230°C. After mixing, the mixture was molded into a sheet having a thickness of 1 mm on a hot plate heated to 160° C., the paraffin oil was extracted using methylene chloride, and dried at room temperature to prepare a polyethylene porous separator. The content of the graphene contained in the polyethylene porous separator is 1.67 parts by weight compared to 100 parts by weight of the polyethylene.

실험예Experimental Example

상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 폴리에틸렌 다공성 분리막에 대하여 하기 측정방법에 따라 두께, 투기도, 공극률, 천공강도 및 열 수축율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.For the polyethylene porous separators prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3, thickness, air permeability, porosity, puncture strength and heat shrinkage were measured according to the following measurement methods, and the results are shown in Table 2 below. .

[실험방법][Experiment method]

1) 두께: 제조된 다공성 막의 두께를 다섯 차례씩 측정 후, 최대/최소 값을 제외한 평균값을 사용하여 계산하였다.1) Thickness: After the thickness of the prepared porous membrane was measured five times, it was calculated using the average value excluding the maximum/minimum values.

2) 투기도: 직경 1인치의 원형 면적의 분리막이 100cc의 공기를 투과시키는 데에 걸리는 평균 시간을 다섯 차례씩 측정한 다음, 최대/최소 값을 제외한 평균값을 계산하였다.2) Air permeability: The average time taken for the separator having a circular area of 1 inch in diameter to permeate 100 cc of air was measured five times, and then the average value excluding the maximum/minimum values was calculated.

3) 공극률: 공극률은 다공성 막 내의 공간을 계산하여 도출하였다. 직사각형 형태의 시편을 채취하여 무게를 측정한 후, 동일 부피의 수지 중량과 다공성 막의 중량의 비로 계산하였다.3) Porosity: The porosity was derived by calculating the space in the porous membrane. After taking a rectangular specimen and measuring the weight, it was calculated as the ratio of the weight of the resin in the same volume to the weight of the porous membrane.

4) 천공 강도: 제조된 다공성 막을 50×50㎜ 크기로 자른 후, 지름 10㎜ 구멍 위에 시편을 올려놓고 1㎜ 탐침으로 누르면서 뚫어지는 힘을 측정하였다. 상기 각 시편의 찌름 강도를 각각 세 차례씩 측정 후, 평균값을 사용하여 계산하였다.4) Perforation strength: After cutting the prepared porous membrane to a size of 50×50 mm, the specimen was placed on a hole with a diameter of 10 mm, and the force drilled while pressing with a 1 mm probe was measured. After measuring the puncture strength of each specimen three times, it was calculated using the average value.

5) 열수축: 제조된 다공성 막을 50×50㎜ 크기로 자른 후, 시편을 90℃와 105℃ 오븐에서 1시간 동안 방치시킨 다음, 각 시편의 수축 정도를 측정하여 평균 열수축을 계산하였다.5) Heat shrinkage: After cutting the prepared porous membrane to a size of 50×50 mm, the specimens were left in an oven at 90° C. and 105° C. for 1 hour, and then the degree of shrinkage of each specimen was measured to calculate the average heat shrinkage.

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상기 표 2를 참조하면, 초음파를 사용하여 그래핀을 분산시킨 경우(실시예 1 내지 6)와 초음파를 사용하지 않은 경우(실시예 7)를 비교해보면 초음파를 사용하지 않은 경우에는 그래핀이 파라핀 오일에 골고루 분산되지 않고 뭉쳐있어 제조된 폴리에틸렌 다공성 막의 투기도가 매우 높고, 공극률이 낮은 것을 알 수 있으며, 그래핀이 다량 함유된 경우(비교예 2)에는 그래핀이 파라핀 오일에 골고루 분산되지 않고 뭉쳐있어 투기도가 매우 높고, 공극률이 매우 낮은 것을 알 수 있다.Referring to Table 2, when graphene is dispersed using ultrasound (Examples 1 to 6) and when ultrasound is not used (Example 7), graphene is paraffin when ultrasound is not used. It can be seen that the air permeability of the prepared polyethylene porous membrane is very high and the porosity is low because it is not evenly dispersed in the oil, and when a large amount of graphene is contained (Comparative Example 2), graphene is not evenly dispersed in the paraffin oil. It can be seen that the air permeability is very high and the porosity is very low.

또한, 그래핀이 포함되지 않은 경우(비교예 1)와 그래핀이 포함된 경우를 비교하면(실시예 1 내지 6), 그래핀이 포함되지 않은 경우에는 천공 강도가 매우 낮고 열 수축율이 큰 것을 알 수 있으며, 초음파의 주파수가 50MHz인 경우(실시예 1 내지 3)와 초음파 주파수가 100MHz 또는 200MHz인 경우(실시예 5 및 6)를 비교하면 그래핀의 다공성 구조의 불균일성으로 인하여 투기도가 높은 것을 알 수 있다.Further, when graphene is not included (Comparative Example 1) and graphene is included (Examples 1 to 6), when graphene is not included, the puncture strength is very low and the thermal shrinkage is large. As can be seen, when the frequency of ultrasonic waves is 50 MHz (Examples 1 to 3) and the ultrasonic frequency is 100 MHz or 200 MHz (Examples 5 and 6), the air permeability is high due to the non-uniformity of the porous structure of graphene. You can see that

또한, 초음파 시간을 늘린 경우(실시예 8)에는 투기도, 공극률, 천공강도 및 열 수축율에 있어서 폴리에틸렌 다공성 분리막으로 사용하기에 적정 수치를 나타내고 있음을 알 수 있고, 이로부터 초음파 주파수가 그래핀 분산에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.In addition, when the ultrasonic time is increased (Example 8), it can be seen that the air permeability, porosity, puncture strength, and heat shrinkage rate indicate suitable values for use as a polyethylene porous separator, from which the ultrasonic frequency is graphene dispersion. It can be seen that it has a great influence on.

또한, 그래핀, 액상 저분자 물질 및 폴리에틸렌을 동시에 혼합한 후 초음파 처리를 하고 연신 공정이 수행되지 않은 경우(비교예 3)에는 투기도가 너무 높고 공극률, 천공강도 및 열 수축율을 측정할 수 없었다.In addition, when graphene, a liquid low-molecular substance, and polyethylene were simultaneously mixed and subjected to ultrasonic treatment and the stretching process was not performed (Comparative Example 3), air permeability was too high and porosity, puncture strength, and heat shrinkage could not be measured.

이와 같이, 본 발명에 따른 폴리에틸렌 다공성 분리막의 경우 폴리에틸렌에 특정 탄소물질을 첨가하고 특정 공정을 이용하여 상기 탄소물질을 분산시킴으로써 폴리에틸렌만을 사용하여 제조되는 다공성 분리막과 비교할 때 천공 강도가 향상되고 열 수축율이 감소하는 폴리에틸렌 다공성 분리막을 제공할 수 있게 된다.As described above, in the case of the polyethylene porous separator according to the present invention, by adding a specific carbon material to the polyethylene and dispersing the carbon material using a specific process, the puncture strength is improved and the heat shrinkage rate is improved compared to the porous separator manufactured using only polyethylene. It is possible to provide a reducing polyethylene porous separator.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail. The description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

Claims (8)

(a) 액상 저분자 물질에 그래핀을 분산시키는 단계;
(b) 상기 그래핀이 분산된 상기 액상 저분자 물질을 폴리에틸렌에 혼합하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물에서 상기 액상 저분자 물질을 제거하는 단계;
를 포함하며, 상기 폴리에틸렌 100중량부에 대하여 상기 그래핀을 0.03~35중량부 포함하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
(a) dispersing graphene in a liquid low molecular substance;
(b) mixing the liquid low molecular substance in which the graphene is dispersed in polyethylene; And
(c) removing the liquid low molecular substance from the mixture mixed in step (b);
It includes, and the method for producing a polyethylene porous separator comprising 0.03 to 35 parts by weight of the graphene with respect to 100 parts by weight of the polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 액상 저분자 물질은 프탈산 에스테르류 화합물, 방향족 에테르 화합물 및 탄소수 30개 이내의 지방산 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
According to claim 1,
The liquid low molecular material is a method for producing a polyethylene porous separator, characterized in that at least one member selected from the group consisting of phthalic acid ester compounds, aromatic ether compounds and fatty acid compounds having 30 or less carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 초음파 주파수 100MHz 이하로 처리하여 그래핀을 분산시키는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
According to claim 1,
The step (a) is a method of manufacturing a polyethylene porous separator characterized in that graphene is dispersed by treating at an ultrasonic frequency of 100 MHz or less.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 상기 폴리에틸렌은 중량평균 분자량이 300,000~900,000인 고밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
According to claim 1,
The polyethylene porous membrane manufacturing method of the (b) step is characterized in that the high-density polyethylene having a weight average molecular weight of 300,000 ~ 900,000.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계 및 (c) 단계 사이에 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물을 성형하고, 연신 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a polyethylene porous separator, further comprising molding and stretching the mixture mixed in step (b) between steps (b) and (c).
제5항에 있어서,
상기 연신은 상기 (b) 단계에서 혼합된 혼합물을 100~140℃에서 종방향 및 횡방향으로 4~10배 연신하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법.
The method of claim 5,
The stretching is a method for producing a polyethylene porous separator, characterized in that the mixture mixed in step (b) is stretched 4 to 10 times in the longitudinal and transverse directions at 100 to 140°C.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리에틸렌 다공성 분리막 제조방법을 이용하여 제조된 폴리에틸렌 다공성 분리막.A polyethylene porous separator prepared by using the method for manufacturing a polyethylene porous separator according to any one of claims 1 to 6. 제7항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 다공성 분리막은 하기 측정 방법으로 측정한 천공 강도가 500gf 이상이고, 열 수축율이 1% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 다공성 분리막.
[천공강도 측정방법]
다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 지름 10㎜의 구멍이 형성된 판 위에 상기 시편을 올려놓고 1㎜ 탐침으로 누르면서 뚫어지는 힘을 측정하되, 상기 시편의 천공 강도를 세 차례씩 측정 후, 평균값을 계산함.
[열 수축율 측정방법]
다공성 막 시편을 50Х50㎜ 크기로 자른 후, 상기 시편을 90℃ 및 105℃ 오븐에서 각각 1시간 동안 방치시킨 다음, 각 시편의 수축 정도를 측정하여 평균 열 수축율을 계산함.



The method of claim 7,
The polyethylene porous separator is a polyethylene porous separator characterized in that the puncture strength measured by the following measuring method is 500gf or more, and the heat shrinkage is less than 1%.
[Measurement method of puncture strength]
After cutting the porous membrane specimen to a size of 50 x 50 mm, place the specimen on a plate with a hole of 10 mm in diameter and measure the force to be drilled while pressing with a 1 mm probe. Calculated.
[Measurement method of heat shrinkage]
After cutting the porous membrane specimens to 50 x 50 mm size, the specimens were left in an oven at 90 °C and 105 °C for 1 hour, respectively, and then the degree of shrinkage of each specimen was measured to calculate the average heat shrinkage.



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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111933867A (en) * 2020-10-13 2020-11-13 河南银金达新材料股份有限公司 Film without grease residue and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009495B2 (en) * 1991-01-30 2000-02-14 東燃株式会社 Polyolefin microporous membrane and method for producing the same
KR101060380B1 (en) * 2006-03-30 2011-08-29 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 Polyolefin Microporous Membrane
KR101162403B1 (en) * 2006-04-28 2012-07-04 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 Gas separation membrane
WO2017150470A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 宇部興産株式会社 Resin porous membrane and production method therefor
KR20180006815A (en) * 2016-07-11 2018-01-19 울산과학기술원 Separator for electrochemical device, method for manufacturing the same, and electrochemical device comprising the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3009495B2 (en) * 1991-01-30 2000-02-14 東燃株式会社 Polyolefin microporous membrane and method for producing the same
KR101060380B1 (en) * 2006-03-30 2011-08-29 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 Polyolefin Microporous Membrane
KR101162403B1 (en) * 2006-04-28 2012-07-04 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 Gas separation membrane
WO2017150470A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 宇部興産株式会社 Resin porous membrane and production method therefor
KR20180006815A (en) * 2016-07-11 2018-01-19 울산과학기술원 Separator for electrochemical device, method for manufacturing the same, and electrochemical device comprising the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Progress in Organic Coatings, Volume 115, Pages 181-187 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111933867A (en) * 2020-10-13 2020-11-13 河南银金达新材料股份有限公司 Film without grease residue and preparation method thereof

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