熔體拉伸TPX微孔膜的制備及性能研究.pdf

1、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)作為一種性能優(yōu)異的聚烯烴材料，是制備高性能膜材料選擇之一。熔體拉伸法制備TPX微孔膜，具有生產(chǎn)工藝簡單、操作安全、過程不使用有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn)。本論文探討了熔體拉伸方法制備TPX微孔膜的過程中工藝參數(shù)的影響，優(yōu)化工藝條件，以獲得結(jié)構(gòu)與性能良好的TPX微孔膜。重點(diǎn)研究了熔體拉伸比、口模溫度對TPX流延膜結(jié)構(gòu)與性能的影響，并進(jìn)一步摸索熱處理?xiàng)l件（溫度、時(shí)間）的影響，確定合適的熱處理?xiàng)l件參數(shù)。同時(shí)，本文也研究了拉伸工

2、藝參數(shù)，如拉伸倍率、拉伸速度、口模溫度和熱處理對TPX微孔膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。我們采用了萬能電子試驗(yàn)機(jī)、差示掃描量熱儀(DSC)、紅外光譜儀(FTIR)、X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)等測試手段表征其結(jié)構(gòu)與性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　1、跟蹤研究不同熔體拉伸比對TPX流延膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。在應(yīng)力應(yīng)變曲線上，隨著熔體拉伸比的增加，流延膜的屈服強(qiáng)度和斷裂伸長率逐漸降低，屈服后塑性平臺(tái)區(qū)長度變短，彈性回復(fù)率隨

3、熔體拉伸比的提高而增加。采用熔體拉伸法制備流延膜，在低牽伸作用下更多是球晶，隨著熔體拉伸比的增加，球晶向片晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，形成垂直于擠出方向的平行排列結(jié)構(gòu)。應(yīng)力場作用下沒有明顯的晶型轉(zhuǎn)變，熔體拉伸比164后主要以Ⅰ型晶體存在，同時(shí)晶區(qū)取向隨著熔體拉伸比的增加而增加。提高熔體拉伸比，能夠得到片晶結(jié)構(gòu)排列規(guī)整的流延膜，有利于后續(xù)微孔膜的制備。
　　2、不同口模溫度對流延膜晶型影響不大，仍為晶型Ⅰ存在。隨著口模溫度的提高，流延膜的屈服強(qiáng)度逐

4、漸降低，拉伸過程中內(nèi)能消耗小，在二次循環(huán)拉伸過程中應(yīng)力衰減顯著減小。口模溫度從255℃提高到270℃時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)完善性變好，形成的片晶結(jié)構(gòu)排列規(guī)整。低口模溫度下流延膜片晶結(jié)構(gòu)均一性不夠，隨著口模溫度的提高，片晶結(jié)構(gòu)排列整齊、規(guī)整性變好。但取向度并沒有隨著口模溫度變化發(fā)生明顯的變化。不同口模溫度主要影響片晶結(jié)構(gòu)排列規(guī)整性，270℃口模溫度下獲得的片晶結(jié)構(gòu)最為完善，力學(xué)性能較好。
　　3、熱處理過程對TPX流延膜結(jié)構(gòu)與性能有明顯的影響

5、。隨著熱處理溫度的提高，流延膜的彈性回復(fù)率、結(jié)晶度和取向度增加，當(dāng)熱處理溫度為140℃時(shí)，TPX流延膜具有最好的拉伸性能和片晶結(jié)構(gòu)，溫度超過140℃，結(jié)構(gòu)會(huì)受到破壞，在180℃熱處理后有球晶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，取向下降。同時(shí)，熱處理時(shí)間對流延膜結(jié)構(gòu)與性能也有明顯影響。隨著熱處理時(shí)間延長，TPX流延膜的彈性回復(fù)率、結(jié)晶度和取向度增大，140℃熱處理4h時(shí)，流延膜結(jié)晶度和取向度具有最大值。由此，選擇140℃熱處理4h作為TPX流延膜的最佳熱處理工藝參

6、數(shù)。
　　4、當(dāng)總拉伸程度為60％時(shí)，片晶分離徹底，出現(xiàn)了較為明顯的孔洞結(jié)構(gòu)，微孔大小尺寸及其分布均勻，隨著拉伸程度的增大，架橋結(jié)構(gòu)斷裂，片晶發(fā)生坍塌造成閉孔。拉伸速度從50mm/min增大到300mm/min時(shí)，片晶分離程度也提高，微孔分布均勻，當(dāng)拉伸速度超過300mm/min，過大的外力作用下薄弱片晶容易被拉斷，甚至形成的架橋結(jié)構(gòu)也會(huì)被拉扯斷裂，造成片晶坍塌，發(fā)生閉孔。
　　5、在270℃加工擠出，獲得流延膜片晶結(jié)構(gòu)較為