CN117059817A - 一种复合集流体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合集流体及制备方法，复合集流体，包括：PP基膜；设置于所述PP基膜上下两侧的粘结层，所述粘结层为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；设置于所述粘结层上下两侧的金属层；设置于所述金属层上下两侧的保护层。本发明的方案可以增强PP基膜与金属层的粘结性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合集流体及制备方法。
背景技术
目前，基于高分子聚合物膜的复合集流体得到新能源行业的广泛关注和应用。该复合集流体的制备过程通常为：采用物理气相沉积(PVD)的方法在高分子薄膜(如聚丙烯、聚乙烯、聚酯类等)上沉积一层金属(铝、铜等)材料。制备出的具备一定导电能力的表面金属化的薄膜即为复合集流体。相比传统的集流体，基于高分子聚合物膜的复合集流体具备成本低、质量轻、内部绝缘性好等特点。这些特点使得复合集流体在电池中应用时能够降低电池的成本、并提升电池的能量密度及安全性。
现有的集流体工艺中，通常是在高分子薄膜上通过磁控溅射上一层几十纳米的金属铜材料，使其具备一定导电能力，然后再通过水电镀在PP基膜(聚丙烯膜)两侧各加厚1μm成为复合集流体。但由于PP(聚丙烯)为非极性材料，其表面键能较高，化学键不容易打开，与金属的结合力很差，做出的复合铜集流体粘结力较差，金属层易与PP基膜(聚丙烯基膜)脱落，不具备在电池中应用的条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通过提供一种复合集流体及制备方法，解决PP复合集流体粘结性能差的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种复合集流体，包括：
PP基膜；
设置于所述PP基膜上下两侧的粘结层，所述粘结层为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；
设置于所述粘结层上下两侧的金属层；
设置于所述金属层上下两侧的保护层。
可选的，所述PP基膜包括聚丙烯及抗氧化剂，所述聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比为(99％-99.5％)：(0.5％-1％)。
可选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇胺、聚醚系列等中的一种或多种；
所述有机处理剂为甲苯、二甲苯、环己烷、四氯化碳、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮等中的一种或多种；
所述第一处理剂为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等的一种或多种；
所述第二处理剂为氯化聚丙烯、衣康酸、双戊烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等接枝PP以及聚乙烯/聚丙烯的共混物或共聚物、丙烯酸异冰片酯与丙烯酸共聚生成嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物的一种或者多种。
可选的，所述保护层的材料为苯并三唑类及其衍生物或者硅烷偶联剂中的一种或多种。
可选的，PP基膜的厚度在2um-20um之间，每侧金属层的厚度在400-1500nm之间。
本发明还提供一种复合集流体的制备方法，包括：
制备一种PP基膜，所述PP基膜通过将聚丙烯与抗氧化剂混合后采用熔融-双向拉伸的方法得到；
将所述PP基膜置于表面活性剂中浸泡，清洗干燥后再浸泡于有机处理剂，清洗干燥后再浸泡于第一处理剂，干燥后超声浸泡于第二处理剂中，在烘箱中烘干得到粘结PP基膜；
将所述粘结PP基膜置于磁控溅射的舱体内，以金属作为靶材，通过磁控溅射的方法在粘结PP基膜上形成金属薄层，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在基膜的两个表面，得到金属层；
将所述金属层通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，干燥后得到复合集流体。
可选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液；所述有机处理剂为丙酮与四氯乙烯的混合液；所述第一处理剂为异丙醇，所述第二处理剂为氯化聚丙烯。
可选的，所述表面活性剂的混合液中十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为3∶1∶2。
可选的，所述有机处理剂中丙酮与四氯乙烯的质量比为6∶4。
可选的，氯化聚丙烯的浓度为5‰-10‰，浸泡时间为30s-300s，在烘箱中干燥温度为80-120℃。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果：粘结层中的溶剂会膨胀和扩散到PP基膜表面，增强与PP基膜表面的机械连锁力，从而增强PP基膜与金属层的粘结性能，以此制备的复合集流体粘结力加强，复合集流体的力学性能明显提升，PP基膜与金属层不易脱落。
附图说明
图1是本发明的复合集流体示意图。
附图标号说明：
1、PP基膜；2、粘结层；3、金属层；4、保护层。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提出一种复合集流体，包括：PP基膜1；设置于所述PP基膜1上下两侧的粘结层2，所述粘结层2为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；设置于所述粘结层2上下两侧的金属层3；设置于所述金属层3上下两侧的保护层4。
本实施例中，所述粘结层2中的物质会扩散到PP基膜1表面，与PP基材表面以下的区域机械联锁提供了附着力，从而提高PP基膜1与金属层3的结合能力。
该实施例中，所述粘结层2为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；所述表面活性剂处理为预处理方式，主要是清除包括氧化皮、锈蚀产物、灰尘、各种盐分、水，表面氧化分解和紫外线老化后的粉化、分解产物等。PP基膜1表面经溶剂处理后，溶剂溶蚀部分非结晶性表面产生增加粗糙度的效果，这样一来可以增加微观表面积，增加金属层3在PP基材上的锚固点，从而有利于金属层3的附着。
该实施例中，所述金属层3的材料为铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金、钛、银等中的一种或多种，所述金属层3通过物理气相沉积(包括但不限于电子束加热真空蒸镀、激光加热真空蒸镀、磁控溅射等)、电镀、化学镀等方法中的一种或多种制备。所述金属层3的厚度在400-1500纳米之间。
一种可选实施方式中，所述PP基膜1包括聚丙烯及抗氧化剂，所述聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比为(99％-99.5％)：(0.5％-1％)。
本实施例中，聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比优选：99.5％：0.5％。
本实施例中，所述聚丙烯的熔融指数为3.0-3.9g/10min(230℃/2.16kg)。熔融指数过低，分子量过大，拉膜过程中成膜性较差；熔融指数过高，分子量过低，制备的PP膜力学性能较差。兼顾工艺难度和生产成本，优选的复合聚丙烯膜的厚度在2微米和20微米之间。
该实施例中，所述抗氧化剂为亚磷酸三苯酯、丁基羟基茴香醚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、对叔丁基邻苯二酚等中的一种或多种。
一种可选实施方式中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、α-烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、壬基酚聚氧乙烯醚(OP系列)、失水山梨醇脂肪酸酯(Span系列)、椰子油脂肪酸二乙醇胺、聚醚系列等中的一种或多种；所述有机处理剂为甲苯、二甲苯、环己烷、四氯化碳、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮等中的一种或多种；所述第一处理剂为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等的一种或多种；所述第二处理剂为氯化聚丙烯、衣康酸、双戊烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等接枝PP以及聚乙烯/聚丙烯的共混物或共聚物、丙烯酸异冰片酯与丙烯酸共聚生成嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物的一种或者多种。
本实施例中，所述第一处理剂处理PP基膜1的目的是，使基材表面结构发生变化，引入C＝O、-OH和-COOH等极性基团，并在基材表面形成一层薄膜，从而改善金属层3对PP基材的表面润湿性能，增强塑料基材表面的极性，随之增大PP膜的表面张力。
本实施例中，所述第二处理剂处理PP基膜1的作用有：(1)在合成第二处理剂过程中，会引入甲苯、二甲苯等有机溶剂，这些溶剂扩散入PP基膜1，将其中的分子溶胀，并相互扩散缠绕产生良好的附着力；(2)第二处理剂的非极性主链与非极性的聚烯烃基材之间的色散力导致的附着力；(3)第二处理剂与PP基膜1的结晶结构及尺寸相当时，一种聚合物晶体可在另种聚合物晶体外延生长形成良好附着力。
本发明一种优选的实施方式中，所用第二处理剂为氯化聚丙烯，本实施例中氯化聚丙烯的浓度为10‰，浸泡时间为60s，干燥温度为90min。
一种可选实施方式中，所述保护层4的材料为苯并三唑类及其衍生物或者硅烷偶联剂中的一种或多种。
本实施例中，所述保护层4的试剂包括苯并三唑类及其衍生物(如BTA、TTA、Irgamet 39)或者硅烷偶联剂中的一种或多种，所述保护层4的作用是为防止金属导层被化学腐蚀或物理损坏，保护层4的作用原理是保护层4中钝化剂先与铜反应，生成的化合物附着在铜表面，从而阻止铜和硫进一步反应；或者是硅烷偶联剂水解生成硅醇(X-Si(OH)n)，硅醇与金属表面结合及自身交联在金属表面形成一层致密的保护膜，从而阻止金属层3与空气进一步发生反应。
一种可选实施方式中，PP基膜1的厚度在2um-20um之间，每侧金属层3的厚度在400-1500nm之间。
本发明还提供一种复合集流体的制备方法，包括：制备一种PP基膜1，所述PP基膜1通过将聚丙烯与抗氧化剂混合后采用熔融-双向拉伸的方法得到；
将所述PP基膜1置于表面活性剂中浸泡，清洗干燥后再浸泡于有机处理剂，清洗干燥后再浸泡于第一处理剂，干燥后超声浸泡于第二处理剂中，在烘箱中烘干得到粘结PP基膜1；
将所述粘结PP基膜1置于磁控溅射的舱体内，以金属作为靶材，通过磁控溅射的方法在粘结PP基膜1上形成金属薄层，通过水介质电镀的方法将两边金属层3分别沉积在PP基膜1的两个表面，得到金属层3；
将所述金属层3通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，干燥后得到复合集流体。
本发明一种优选实施例中，PP基膜1的厚度为4.5um，每侧金属层3的厚度为1000nm，本实施例中，所述形成金属层3的方式为磁控溅射即利用磁场与电场交互作用，使电子在靶表面附近成螺旋状运行，从而增大电子撞击氩气产生离子的概率，所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。
一种可选实施方式中，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的混合液；所述有机处理剂为丙酮与四氯乙烯的混合液；所述第一处理剂为异丙醇，所述第二处理剂为氯化聚丙烯。
一种可选实施方式中，所述表面活性剂的混合液中十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的质量比为3∶1∶2。
一种可选实施方式中，所述有机处理剂中丙酮与四氯乙烯的质量比为6∶4。
一种可选实施方式中，氯化聚丙烯的浓度为5‰-10‰，浸泡时间为30s-300s，在烘箱中干燥温度为80-120℃。
下面为上述方法的具体实施例：
实施例1：
1.PP基膜的制备
将99.5％的聚丙烯、0.5％亚磷酸三苯酯混合后采用熔融-双向拉伸的方法进行薄膜的制备，包括以下步骤：物料混合-熔融挤出-铸片-纵向拉伸-横向拉伸-热定型。制备所得为厚度为4.5微米的薄膜。
2.粘结层的制备
预处理：将PP基膜置于十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的质量比例为3∶1∶2的混合溶液中后，纯水冲洗干净后并干燥。
有机处理剂处理：将所述预处理后的PP基膜，置于丙酮与四氯乙烯质量比为6∶4的混合溶液中浸泡3min后，用纯水冲洗干净后并干燥。
第一处理剂处理：将所述有机处理剂处理并干燥后的PP基膜，浸泡于异丙醇中3min后取出，自然晾干。
第二处理剂处理：将PP基膜置于5‰含量的氯化聚丙烯中超声浸泡30s后取出，将PP基膜表面残留的液体擦干后，在80℃的烘箱中干燥10min。
3.复合集流体制备
将制备的增强性能的PP基膜置于磁控溅射的舱体内，溅射形成厚度金属层，在磁控溅射形成金属层后，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，形成厚度约各为1μm的复合集流体。其次，保护层的制备：将制备的复合集流体通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，最后在100℃下进行干燥。
实施例2：
与实施例1基本相同，区别在于：所使用的氯化聚丙烯的含量为10‰。
实施例3：
与实施例1基本相同，区别在于：所使用的氯化聚丙烯的含量为15‰。
实施例4：
与实施例1基本相同，区别在于：所使用的氯化聚丙烯的含量为20‰。
实施例5：
实施例2基本相同，区别在于：在氯化聚丙烯中的浸泡时间为60s。
实施例6：
与实施例2基本相同，区别在于：在氯化聚丙烯中的浸泡时间为120s。
实施例7：
与实施例2基本相同，区别在于：在氯化聚丙烯中的浸泡时间为300s。
实施例8：
与实施例5基本相同，区别在于：烘烤温度为90℃。
实施例9：
与实施例5基本相同，区别在于：烘烤温度为100℃。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于：对制备的PP基膜未设置粘结层，即未经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到。
1.PP基膜的制备
将99.5％的聚丙烯、0.5％亚磷酸三苯酯混合后采用熔融-双向拉伸的方法进行薄膜的制备，包括以下步骤：物料混合-熔融挤出-铸片-纵向拉伸-横向拉伸-热定型。制备所得为厚度为4.5微米的薄膜。
2.复合集流体制备
将制备的PP基膜置于磁控溅射的舱体内，溅射形成厚度金属层，在磁控溅射形成金属层后，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，形成厚度约各为1μm的复合集流体。其次，保护层的制备：将制备的复合集流体通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，最后在100℃下进行干燥。
对比例2
与实施例4基本相同，区别在于：在氯化聚丙烯中的浸泡时间为300s，烘烤温度为100℃。
1.PP基膜的制备
将99.5％的聚丙烯、0.5％亚磷酸三苯酯混合后采用熔融-双向拉伸的方法进行薄膜的制备，包括以下步骤：物料混合-熔融挤出-铸片-纵向拉伸-横向拉伸-热定型。制备所得为厚度为4.5微米的薄膜。
2.粘结层的制备
预处理：将PP基膜置于十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的质量比例为3∶1∶2的混合溶液中后，纯水冲洗干净后并干燥。
有机处理剂处理：将所述预处理后的PP基膜，置于丙酮与四氯乙烯质量比为6∶4的混合溶液中浸泡3min后，用纯水冲洗干净后并干燥。
第一处理剂处理：将所述有机处理剂处理并干燥后的PP基膜，浸泡于异丙醇中3min后取出，自然晾干。
第二处理剂处理：将PP基膜置于20‰含量的氯化聚丙烯中超声浸泡300s后取出，将PP基膜表面残留的液体擦干后，在100℃的烘箱中干燥10min。
3.复合集流体制备
将制备的增强性能的PP基膜置于磁控溅射的舱体内，溅射形成厚度金属层，在磁控溅射形成金属层后，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，形成厚度约各为1μm的复合集流体。其次，保护层的制备：将制备的复合集流体通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，最后在100℃下进行干燥。
对比例3
1.PP基膜的制备
将99.5％的聚丙烯、0.5％亚磷酸三苯酯混合后采用熔融-双向拉伸的方法进行薄膜的制备，包括以下步骤：物料混合-熔融挤出-铸片-纵向拉伸-横向拉伸-热定型。制备所得为厚度为4.5微米的薄膜。
2.粘结层的制备
预处理：将PP基膜置于十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的质量比例为3∶1∶2的混合溶液中后，纯水冲洗干净后并干燥。
有机处理剂处理：将所述预处理后的PP基膜，置于丙酮与四氯乙烯质量比为6∶4的混合溶液中浸泡3min后，用纯水冲洗干净后并干燥。
第一处理剂处理：将所述有机处理剂处理并干燥后的PP基膜，浸泡于异丙醇中3min后取出，自然晾干。
第二处理剂处理：将PP基膜置于22‰含量的氯化聚丙烯中超声浸泡350s后取出，将PP基膜表面残留的液体擦干后，在110℃的烘箱中干燥10min。
3.复合集流体制备
将制备的增强性能的PP基膜置于磁控溅射的舱体内，溅射形成厚度金属层，在磁控溅射形成金属层后，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，形成厚度约各为1μm的复合集流体。其次，保护层的制备：将制备的复合集流体通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，最后在100℃下进行干燥。
对比例4：
与实施例1基本相同相比，区别在于：没有经第二处理剂处理。
1.PP基膜的制备
将99.5％的聚丙烯、0.5％亚磷酸三苯酯混合后采用熔融-双向拉伸的方法进行薄膜的制备，包括以下步骤：物料混合-熔融挤出-铸片-纵向拉伸-横向拉伸-热定型。制备所得为厚度为4.5微米的薄膜。
2.粘结层的制备
预处理：将PP基膜置于十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的质量比例为3∶1∶2的混合溶液中后，纯水冲洗干净后并干燥。
有机处理剂处理：将所述预处理后的PP基膜，置于丙酮与四氯乙烯质量比为6∶4的混合溶液中浸泡3min后，用纯水冲洗干净后并干燥。
第一处理剂处理：将所述有机处理剂处理并干燥后的PP基膜，浸泡于异丙醇中3min后取出，自然晾干。
3.复合集流体制备
将制备的增强性能的PP基膜置于磁控溅射的舱体内，溅射形成厚度金属层，在磁控溅射形成金属层后，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，形成厚度约各为1μm的复合集流体。其次，保护层的制备：将制备的复合集流体通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，最后在100℃下进行干燥。
测试评价：
如前所述对PP基膜进行处理的目的旨在提升膜的表面粘附性能及力学性能，进而提升以此PP基膜为基材制备的复合集流体的性能，这里对影响PP基膜表面粘附性能的因素即表面张力及、复合集流体中PP基膜与表层金属层的粘结力等指标进行了测试及表征，此外，还对制备的PP基膜的拉伸强度进行了测试，具体测试方法如下：
①表面张力：按照GB/T 14216-2008对上述制备的PP基膜的表面张力进行测试。
②复合集流体中PP基膜与金属层的粘结力：在一个1mm厚的铝箔上粘接一层Permacel P-94双面胶，在双面胶的上方粘接复合集流体，在复合集流体上方覆盖一层乙烯丙烯酸共聚物薄膜(杜邦Nurcel0903，厚度为50μm)，然后在1.3×105N/m2、120℃下热压10s，冷却至室温，裁成150mm×15mm的小条。最后将样品小条的乙烯丙烯酸共聚物薄膜固定于拉力机的上夹具，其余部分固定在下夹具，固定好后二者以180°的角度、100mm/min的速度进行剥离，测试剥离力，即PP基膜与金属层的粘结力。
表：各实施例及对比例为聚丙烯膜的表面张力及复合集流体粘结力
注：上述所测聚丙烯膜及复合集流体的弹性模量、拉伸强度及断裂伸长率均为MD方向(即机向、膜卷展开后长的方向)的指标。
上表中，从实施例1-4中，可以看出：在氯化聚丙烯的浓度(即5‰-10‰)内，提高氯化聚丙烯的浓度，聚丙烯薄膜及复合集流体的粘结性能提高；超出氯化聚丙烯的浓度范围10‰时，聚丙烯薄膜及复合集流体的粘结性能明显降低。
从实施例2及实施例5-7中，可以看出：在处理时间60s-300s内，聚丙烯薄膜及复合集流体的粘结性能较好。
从实施例5及实施例8-9中，可以看出：在80-120℃的烘烤温度内，提高烘烤温度，聚丙烯薄膜及复合集流体的粘结性能先提高后略有降低。
从对比例2及对比例3中可知，氯化聚丙烯含量超出5‰-10‰，浸泡时间超出60s-300s范围时，聚丙烯膜表面张力及复合集流体粘结力反而变小，不利于复合集流体力学性能的提升，即氯化聚丙烯含量在5‰-10‰，浸泡时间在60s-300s范围时复合集流体粘结力加强，复合集流体的力学性能明显提升，PP基膜与金属层不易脱落。
对比例1未设置粘结层，即未经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到，对比例4经表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂处理，但未经第二处理剂处理，对比例4与对比例1相比，对比例4中聚丙烯膜表面升效果。张力、复合集流体粘结力均大于对比例1，但表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂处对其改进效果较小，聚丙烯膜表面张力仅由22mN/m增长到23mN/m，复合集流体粘结力只由1.3N/cm增长为1.5N/cm，只有很小的提高。对比例4与实施例1相比，实施例1经第二处理剂处理，聚丙烯膜表面张力由对比例的23mN/m增长为实施例1中的26mN/m，复合集流体粘结力由1.5N/cm增长到1.8N/cm，即第二处理剂使聚丙烯膜的表面张力有显著提高，复合集流体粘结力显著加强，复合集流体的力学性能得以明显提升。
总之，PP基膜上下两侧设置的粘结层能够极大的提高聚丙烯膜表面张力及复合集流体粘结力，粘结层中的溶剂会膨胀和扩散到PP基膜表面，增强与PP基膜表面的机械连锁力，从而增强PP基膜与金属层的粘结性能，以此制备的复合集流体粘结力加强，复合集流体的力学性能明显提升，PP基膜与金属层不易脱落。其中第二处理剂对提高PP基膜与金属层的结合能力更具有决定性作用，在合成第二处理剂过程中，会引入甲苯、二甲苯等有机溶剂，这些溶剂扩散入PP基膜，将其中的分子溶胀，并相互扩散缠绕产生良好的附着力；第二处理剂的非极性主链与非极性的聚烯烃基材之间的色散力导致的附着力；第二处理剂与PP基膜1的结晶结构及尺寸相当时，一种聚合物晶体可在另种聚合物晶体外延生长形成良好附着力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合集流体，其特征在于，包括：
PP基膜；
设置于所述PP基膜上下两侧的粘结层，所述粘结层为经过表面活性剂、有机处理剂、第一处理剂及第二处理剂处理得到的；
设置于所述粘结层上下两侧的金属层；
设置于所述金属层上下两侧的保护层。
2.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述PP基膜包括聚丙烯及抗氧化剂，所述聚丙烯与抗氧化剂的质量百分比为(99％-99.5％)∶(0.5％-1％)。
3.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇胺、聚醚系列等中的一种或多种；
所述有机处理剂为甲苯、二甲苯、环己烷、四氯化碳、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮等中的一种或多种；
所述第一处理剂为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚等的一种或多种；
所述第二处理剂为氯化聚丙烯、衣康酸、双戊烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸缩水甘油酯等接枝PP以及聚乙烯/聚丙烯的共混物或共聚物、丙烯酸异冰片酯与丙烯酸共聚生成嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，所述保护层的材料为苯并三唑类及其衍生物或者硅烷偶联剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的复合集流体，其特征在于，PP基膜的厚度在2um-20um之间，每侧金属层的厚度在400-1500nm之间。
6.一种复合集流体的制备方法，其特征在于，包括：
制备一种PP基膜，所述PP基膜通过将聚丙烯与抗氧化剂混合后采用熔融-双向拉伸的方法得到；
将所述PP基膜置于表面活性剂中浸泡，清洗干燥后再浸泡于有机处理剂，清洗干燥后再浸泡于第一处理剂，干燥后超声浸泡于第二处理剂中，在烘箱中烘干得到粘结PP基膜；
将所述粘结PP基膜置于磁控溅射的舱体内，以金属作为靶材，通过磁控溅射的方法在粘结PP基膜上形成金属薄层，通过水介质电镀的方法将两边金属层分别沉积在PP基膜的两个表面，得到金属层；
将所述金属层通过苯并三氮唑抗氧化剂形成稳定的氧化膜，干燥后得到复合集流体。
7.根据权利要求6所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的混合液；所述有机处理剂为丙酮与四氯乙烯的混合液；所述第一处理剂为异丙醇，所述第二处理剂为氯化聚丙烯。
8.根据权利要求7所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂的混合液中十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为3∶1∶2。
9.根据权利要求8所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，所述有机处理剂中丙酮与四氯乙烯的质量比为6∶4。
10.根据权利要求9所述的复合集流体的制备方法，其特征在于，氯化聚丙烯的浓度为5‰-10‰，浸泡时间为30s-300s，在烘箱中干燥温度为80-120℃。
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