聚偏氟乙烯硬彈性膜制備、熱處理及拉伸過程研究.pdf

1、本文主要通過熔融擠出、流延的方法制備了聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜試樣，其中包括硬彈性膜和普通流延膜，并采用掃描電子顯微鏡(SEM)、差示掃描量熱儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)和紅外光譜儀(FTIR)等測試手段對其進(jìn)行表征。研究了口模溫度、流延輥溫度和速度等工藝參數(shù)對試樣應(yīng)力.應(yīng)變曲線和彈性回復(fù)率等力學(xué)性能的影響，以及各種PVDF試樣的微觀結(jié)構(gòu)。探討了退火熱處理對PVDF薄膜力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響，并得出最優(yōu)的退火熱處理工藝。最后

2、研究了拉伸速率和溫度對PVDF試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響，以及其在拉伸過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果表明：
　　 ⑴口模溫度、流延輥溫度和速度等生產(chǎn)工藝參數(shù)對制備的PVDF擠出流延膜影響極大，直接決定了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和宏觀性能。適中的口模溫度(205℃-235℃)、流延輥溫度(70℃-115℃)以及較高的流延輥速度(大于12rpm)均有利于制備高彈性回復(fù)率、呈現(xiàn)出一定硬彈性的PVDF薄膜試樣。
　　 ⑵不同力學(xué)性能的PVDF薄

3、膜試樣，其微觀結(jié)構(gòu)也截然不同。其中，A試樣，應(yīng)力.應(yīng)變曲線沒有明顯屈服，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折后，隨應(yīng)變增加，應(yīng)力明顯上升；B試樣，應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有明顯屈服，曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折后，隨應(yīng)變增加，應(yīng)力變化不明顯；C試樣，應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有明顯屈服點。對應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)：A試樣和B試樣主要為規(guī)整性好、取向度高、并沿著垂直于擠出方向平行排列的片晶結(jié)構(gòu)；而C試樣主要為普通的球晶結(jié)構(gòu)。XRD和FTIR測試結(jié)果表明，A、B和C試樣的主要晶相均為α晶相，即熔融擠出-流延

4、法制備的PVDF薄膜基本上以α結(jié)晶的形式存在。
　　 ⑶退火熱處理對PVDF薄膜應(yīng)力-應(yīng)變曲線和彈性回復(fù)率等力學(xué)性能影響較大。其中，退火熱處理后，試樣內(nèi)部會發(fā)生重結(jié)晶，而原來的缺陷也會得到完善，PVDF試樣的彈性回復(fù)率可以得到顯著的提高。其中，A、B和C熱處理試樣彈性回復(fù)率的最高值分別為93.5％、81.4％和53.2％。同時，A和B試樣其片晶間無定形區(qū)中的Tie分子鏈會形成亞穩(wěn)相。綜合考慮得出，A試樣的最佳退火熱處理工藝條件為

5、140℃下熱處理30min。
　　 ⑷退火熱處理對PVDF試樣的晶型和微觀形貌影響不大。其中，A、B和C熱處理試樣的主要晶相仍然為退火前的α晶相；而A和B熱處理試樣仍然為原有的片晶結(jié)構(gòu)，C熱處理試樣則為球晶結(jié)構(gòu)。但是，退火熱處理后，A和B試樣片晶的厚度有所增加，而取向度有所提高；同樣，C試樣晶體的尺寸也有所增加。
　　 ⑸拉伸速率對PVDF薄膜試樣應(yīng)力.應(yīng)變曲線影響不一。隨著拉仲速率的增加，A試樣其應(yīng)力-應(yīng)變曲線變化不大

6、；B試樣其應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服會逐漸變得更不明顯，并向A類型轉(zhuǎn)變；而C試樣的屈服點則變得更明顯。對于PVDF退火熱處理膜，拉伸速率對其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀影響不大。
　　 ⑹無論是PVDF初始膜還是退火熱處理膜，拉伸溫度對其應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形狀影響不大。對于C退火熱處理試樣，當(dāng)拉伸溫度為50℃時，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服點會變得相對不明顯。
　　 ⑺拉伸過程中，PVDF退火熱處理膜其微觀結(jié)構(gòu)的變化呈現(xiàn)多樣性。A熱處理試