熔體拉伸聚丙烯微孔膜的制備及性能研究.pdf

1、熔體拉伸法是制備聚丙烯微孔膜的重要方法。在熔體拉伸流動場中，熔體受到應(yīng)力場和溫度場的共同作用，形成垂直于擠出方向平行排列的片晶。分子量、分子量分布、等規(guī)度、支化度等樹脂參數(shù)及熔體冷卻、熔體牽伸比、熱處理條件、拉伸工藝、熱定型工藝等加工參數(shù)影響流延膜的結(jié)晶形態(tài)和最終成孔結(jié)構(gòu)。
　　本文對聚丙烯微孔膜制備過程中關(guān)鍵的初始結(jié)晶形態(tài)控制及成孔結(jié)構(gòu)進行研究。明確了流延輥溫度對聚丙烯微孔膜結(jié)構(gòu)與性能的影響，討論了冷拉伸過程初始孔洞的形成機理，

2、建立了熱定型過程中熔融再結(jié)晶、二次結(jié)晶與穩(wěn)定成孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系，探討了回縮熱定型工藝中tie鏈回縮與結(jié)晶的關(guān)系。
　　實驗結(jié)果表明:
　　1、帶溫度的流延輥對流延膜有熱處理的作用。隨著流延輥溫度從60℃增大到120℃，應(yīng)力硬化行為越來越明顯，流延膜回彈率、取向度、片晶厚度逐漸增大，tie鏈含量增大。后期的熱處理使片晶厚度顯著增大，片晶結(jié)構(gòu)充分完善，極大影響后續(xù)拉伸成孔性能，使各輥溫微孔膜性能差異不明顯。在80℃.120℃流延輥溫

3、度范圍內(nèi)制備的聚丙烯微孔膜綜合性能良好。
　　2、利用SAXS、WAXS、TMDSC和SEM跟蹤了聚丙烯硬彈性膜冷拉成孔過程，我們發(fā)現(xiàn)初始的子晶和熔融再結(jié)晶被破壞是形成初始微孔的原因。在冷拉伸初始階段，位于無定形區(qū)的tie鏈和二次結(jié)晶沒有發(fā)生太大的變化，而處在晶區(qū)的子晶和熔融再結(jié)晶首先被拉伸破壞轉(zhuǎn)化成為初始架橋。30％冷拉伸倍率時，位于應(yīng)力應(yīng)變曲線上塑性平臺區(qū)向應(yīng)力硬化區(qū)轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折點，無定形區(qū)中的tie鏈及二次結(jié)晶急劇減少并轉(zhuǎn)化成

4、架橋，使架橋增多，同時片晶分離明顯，孔洞分布均勻。冷拉伸倍率增大到50％以后，盡管有更多架橋形成，但主片晶被拉伸至扭曲變形，致使結(jié)構(gòu)規(guī)整性變差。冷拉伸倍率應(yīng)該設(shè)置在塑性平臺區(qū)向應(yīng)力硬化區(qū)轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折點。
　　3、熱定型過程始終伴隨著熔融再結(jié)晶和二次結(jié)晶的發(fā)生。在熱定型升溫階段，熔融再結(jié)晶和二次結(jié)晶顯著增大。熱定型2min后，架橋支撐起分離片晶，透氣性能和孔隙率有明顯提高，熔融再結(jié)晶迅速減小，轉(zhuǎn)化為支撐架橋晶體的端部結(jié)晶結(jié)構(gòu)。熱定型時

5、間進一步增加到10min，分離片晶排列有序，結(jié)構(gòu)規(guī)整，孔洞分布均勻，熔融再結(jié)晶繼續(xù)減小，而二次結(jié)晶變化不大，此時熔融再結(jié)晶成為穩(wěn)定成孔結(jié)構(gòu)的主要力量。熱定型時間增加到15min，熔融再結(jié)晶微弱，二次結(jié)晶增大，此時二次結(jié)晶是影響成孔結(jié)構(gòu)的主要因素。熔體拉伸法聚丙烯微孔膜最合適熱定型時間為5min-15min。
　　4、在拉伸-回縮熱定型實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著回縮比增大，分子鏈由有序態(tài)向無序態(tài)轉(zhuǎn)變，tie鏈得到充分松弛，熔融再結(jié)晶行為越來越