熔体拉伸TPX微孔膜的制备及性能研究

发布时间：2018-03-19 11:49

本文选题：熔体拉伸　切入点：TPX　出处：《广东工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚4-甲基-1-戊烯(TPX)作为一种性能优异的聚烯烃材料,是制备高性能膜材料选择之一。熔体拉伸法制备TPX微孔膜,具有生产工艺简单、操作安全、过程不使用有机溶剂等优点。本论文探讨了熔体拉伸方法制备TPX微孔膜的过程中工艺参数的影响,优化工艺条件,以获得结构与性能良好的TPX微孔膜。重点研究了熔体拉伸比、口模温度对TPX流延膜结构与性能的影响,并进一步摸索热处理条件(温度、时间)的影响,确定合适的热处理条件参数。同时,本文也研究了拉伸工艺参数,如拉伸倍率、拉伸速度、口模温度和热处理对TPX微孔膜结构与性能的影响。我们采用了万能电子试验机、差示扫描量热仪(DSC)、红外光谱仪(FTIR).X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征其结构与性能。实验结果表明：1、跟踪研究不同熔体拉伸比对TPX流延膜结构与性能的影响。在应力应变曲线上,随着熔体拉伸比的增加,流延膜的屈服强度和断裂伸长率逐渐降低,屈服后塑性平台区长度变短,弹性回复率随熔体拉伸比的提高而增加。采用熔体拉伸法制备流延膜,在低牵伸作用下更多是球晶,随着熔体拉伸比的增加,球晶向片晶结构转变,形成垂直于挤出方向的平行排列结构。应力场作用下没有明显的晶型转变,熔体拉伸比164后主要以Ⅰ型晶体存在,同时晶区取向随着熔体拉伸比的增加而增加。提高熔体拉伸比,能够得到片晶结构排列规整的流延膜,有利于后续微孔膜的制备。2、不同口模温度对流延膜晶型影响不大,仍为晶型Ⅰ存在。随着口模温度的提高,流延膜的屈服强度逐渐降低,拉伸过程中内能消耗小,在二次循环拉伸过程中应力衰减显著减小。口模温度从255℃C提高到270℃时,晶体结构完善性变好,形成的片晶结构排列规整。低口模温度下流延膜片晶结构均一性不够,随着口模温度的提高,片晶结构排列整齐、规整性变好。但取向度并没有随着口模温度变化发生明显的变化。不同口模温度主要影响片晶结构排列规整性,270℃口模温度下获得的片晶结构最为完善,力学性能较好。3、热处理过程对TPX流延膜结构与性能有明显的影响。随着热处理温度的提高,流延膜的弹性回复率、结晶度和取向度增加,当热处理温度为140℃时,TPX流延膜具有最好的拉伸性能和片晶结构,温度超过140℃,结构会受到破坏,在180℃C热处理后有球晶结构出现,取向下降。同时,热处理时间对流延膜结构与性能也有明显影响。随着热处理时间延长,TPX流延膜的弹性回复率、结晶度和取向度增大,140℃热处理4h时,流延膜结晶度和取向度具有最大值。由此,选择140℃热处理4h作为TPX流延膜的最佳热处理工艺参数。4、当总拉伸程度为60%时,片晶分离彻底,出现了较为明显的孔洞结构,微孔大小尺寸及其分布均匀,随着拉伸程度的增大,架桥结构断裂,片晶发生坍塌造成闭孔。拉伸速度从50mm/min增大到300mm/min时,片晶分离程度也提高,微孔分布均匀,当拉伸速度超过300mm/min,过大的外力作用下薄弱片晶容易被拉断,甚至形成的架桥结构也会被拉扯断裂,造成片晶坍塌,发生闭孔。5、在270℃加工挤出,获得流延膜片晶结构较为规整,后拉伸微孔膜架桥结构明显,微孔数目较多且分布均匀。当热处理温度从120℃上升到140℃,片晶结构完善,拉伸过程中片晶分离彻底,微孔数目较多且分布均匀。热处理温度超过140℃,微孔结构变差。热处理时间从1h提高到4h时,片晶结构完善,拉伸时片晶分离明显,微孔分布均匀,当热处理时间提高至8h时,微孔膜结构反而变差。
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【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ325.1;TB383.2

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