熔融拉伸法制備聚丙烯微孔膜的原位小角X射線散射研究.pdf

1、采用熔融拉伸法制備聚丙烯微孔膜，用原位小角X射線散射檢測結(jié)合掃描電子顯微鏡等方法考察了退火、冷拉、熱定型、熱拉以及降溫等每個過程中各個變量對微孔膜微觀片晶和宏觀孔洞結(jié)構(gòu)的影響。研究中主要的后拉伸過程是通過自行設(shè)計制備的恒幅寬單向拉伸裝置進(jìn)行的。該裝置具有擁有微型尺寸和重量輕等優(yōu)良性能；與X射線聯(lián)用進(jìn)行原位檢測，拉伸數(shù)據(jù)采集、熱處理等功能；還能夠滿足模擬工業(yè)生產(chǎn)的快速實驗室拉伸。
　　本文通過比較退火和未退火樣品拉伸過程中微觀結(jié)構(gòu)，

2、力學(xué)性能以及最終制備的微孔膜結(jié)構(gòu)差異，研究退火對微孔膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明退火在熔融拉伸法制備微孔膜過程中具有增厚片晶，增加片晶數(shù)量，使硬彈性體結(jié)構(gòu)排列規(guī)整，易發(fā)生形變等作用。未退火樣品中的片晶比退火樣品中片晶容易發(fā)生滑移、破碎，退火可以愈合預(yù)制膜中部分缺陷縮減剩余的應(yīng)力應(yīng)變提高微孔膜的結(jié)構(gòu)和性能的作用。對于冷拉過程的研究，用恒幅寬單向拉伸裝置與小角X射線散射聯(lián)用，在線采集冷拉完成時微觀結(jié)構(gòu)信息，避免離線檢測中自然回縮對膜結(jié)構(gòu)造成

3、的影響。能夠更加準(zhǔn)確真實的反映拉伸對微孔膜成孔的影響。研究表明冷拉拉伸速率越大，片晶間的無定形部分越不容易被破壞。冷拉15％，小角X射線散射水平方向長周期信號顯示微觀應(yīng)變只發(fā)生了微弱的變化。進(jìn)一步熱拉產(chǎn)生孔洞信號，說明其成孔機(jī)理是冷拉產(chǎn)生缺陷，熱拉成孔；冷拉30%結(jié)果顯示拉伸主要是將薄弱片晶拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的架橋，熱定型階段部分架橋斷裂，豎直方向上產(chǎn)生明顯的架橋與孔洞信號；冷拉40%X射線散射信號顯示實際片晶長周期的增長率小于宏觀應(yīng)變說

4、明部分骨架片晶已被拉伸破壞成孔和轉(zhuǎn)變?yōu)闃蜴I纖維晶。
　　本文通過一維相關(guān)函數(shù)計算以及掃描電子顯微鏡測試圖片中數(shù)據(jù)統(tǒng)計，研究片晶簇的厚度以及片晶長周期和片晶厚度在各自尺度范圍內(nèi)的變化，結(jié)果說明冷拉熱定型過程中被分離開的骨干片晶簇在熱拉過程中裂紋進(jìn)一步分離，連接片晶簇之間的架橋在拉伸作用下變長。隨著熱拉拉伸比的增大，弱的架橋在熱拉過程中斷裂，破裂的鏈段與被拉伸的鏈段一起組成架橋結(jié)構(gòu)，同時部分冷拉熱定型過程中滑移、扭轉(zhuǎn)、破碎的小片晶簇中