论文部分内容阅读
聚乙烯是一种常用来制作硬弹性材料,是制备锂离子电池隔膜重要材料之一聚乙烯微孔膜一般是使用熔融拉伸法来制备。熔体拉伸方法是一种常用的制备聚烯烃多孔膜的方法,此种方法制备隔膜常经过以下三个步骤：(1)首先制备出拥有排状片晶结构的前驱体膜；(2)接着对前驱体膜进行一定条件(如温度,时间等)的热处理,片晶增厚和变得完善；(3)最后常温进行冷拉伸形成微孔,紧接着在高温下进行热拉伸使微孔扩张。本论文主要从不同熔体拉伸比,热处理时间,拉伸比以及线性低密度聚乙烯(LLDPE)的含量对聚乙烯微孔膜结构和性能的影响。建立流延膜初始结构与性能到最终拉伸微孔膜的结构与性能的发展关系。我们采用了差示扫描量热分析(DSC),扫描电子显微镜(SEM),小角散射(SAXS),孔径分布和透气性等方法对样品进行了表征。实验结果表明：1、随着熔体牵伸比(MDR)的提高,聚乙烯流延膜和热处理膜的弹性回复率逐渐增大,当MDR大于134时,弹性回复率略微降低,与对应的拉伸微孔膜的透气性能变化趋势是一致的；当MDR大于80时,聚乙烯流延膜显示出明显的硬弹性行为；在MDR为134时,微孔膜能得到最佳的透气性能和抗热收缩性能。2、随着热处理时间逐渐增加到3小时,片晶厚度不断增加,结构排列更加均匀。对应的微孔膜拥有更高的孔隙率、更高的孔径尺寸,更均一的孔径分布以及更低的Gurley值。当热处理时间增加到4小时时,由于热处理温度在熔点附近(125℃),较长时间容易使之前形成的片晶结构遭到破坏,最终导致片晶厚度和孔隙率降低,微孔膜的Gurley值增加。3、在室温拉伸过程中,由于片晶的分离诱发架桥的出现和微孔的形成。在冷拉45%时,初始微孔出现,更大的拉伸比导致更大的片晶分离,但同时也会引起片晶结构的变形。在热拉过程中,随着热拉比的提高,可以得到更加良好的透气性能以及形成更多的架桥结构。聚乙烯微孔膜的微孔的形成过程与聚丙烯微孔膜是相似的。不同的是,在聚乙烯微孔膜的制备过程中,热处理的形成的新晶体与主片晶的分离对于形成初始架桥的贡献不能被严格区分开来。4、基于熔体拉伸机理,制备出HDPE/LLDPE膜,并证实了它们之间存在共结晶行为。实验结果表明：与未添加LLDPE相比,添加了12wt%LLDPE的流延膜的熔融峰温度明显移向了低温方向。从DSC数据上看,HDPE与LLDPE只存在一个结晶相,最终拉伸微孔膜的孔隙率降低了43.9%和Gurley值增加了143.0%。当LLDPE添加量为5wt%时是比较适合制备微孔膜的,微孔膜在获得良好穿刺强度的同时,孔隙率只减少了7.1%。