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(cè)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(gè)過(guò)程中各個(gè)變量對(duì)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(guò)程是通過(guò)自行設(shè)計(jì)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(cè)，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(shí)驗(yàn)室拉伸。
　　本文通過(guò)比較退火和未退火樣品拉伸過(guò)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(duì)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(guò)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(duì)于冷拉過(guò)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(shí)微觀結(jié)構(gòu)信息，避免離線檢測(cè)中自然回縮對(duì)膜結(jié)構(gòu)造成

3、的影響。能夠更加準(zhǔn)確真實(shí)的反映拉伸對(duì)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(wú)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(zhǎng)周期信號(hào)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(hào)，說(shuō)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(hào)；冷拉40%X射線散射信號(hào)顯示實(shí)際片晶長(zhǎng)周期的增長(zhǎng)率小于宏觀應(yīng)變說(shuō)

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(guò)一維相關(guān)函數(shù)計(jì)算以及掃描電子顯微鏡測(cè)試圖片中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究片晶簇的厚度以及片晶長(zhǎng)周期和片晶厚度在各自尺度范圍內(nèi)的變化，結(jié)果說(shuō)明冷拉熱定型過(guò)程中被分離開(kāi)的骨干片晶簇在熱拉過(guò)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(zhǎng)。隨著熱拉拉伸比的增大，弱的架橋在熱拉過(guò)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(shí)部分冷拉熱定型過(guò)程中滑移、扭轉(zhuǎn)、破碎的小片晶簇中