超高分子量聚乙烯微孔材料基础物理及应用研究
发布时间：2020-12-12 11:19
因其大比表面积特性,优异的力学性能、耐腐蚀性和高性价比,超高分子量聚乙烯（UHMWPE）多孔材料在能源、环境等领域应用的越来越广泛。UHMWPE微孔膜和多孔纤维加工涉及凝胶挤出、单向或双向拉伸、溶剂萃取、干燥等工序,是多维加工外场（拉伸倍率、拉伸温度、拉伸方式等）作用下多尺度结构演化的动态连续过程。理解其拉伸过程中的微观结构演变机理,建立加工—结构—性能关系是实现微孔膜和纤维结构、性能精准调控的关键。作为二维材料,微孔膜均采用双向拉伸的方式制得,加工过程中需经历纵向与横向二维应力场和温度场的耦合作用。然而,关于拉伸诱导的UHMWPE结构演化的研究大多是在一维应力场作用下,其在二维应力场及温度场共同作用下UHMWPE的晶体演化过程研究较少。本论文基于薄膜拉伸加工物理多尺度结构研究平台,结合扫描电镜（SEM）等离线表征技术研究了双向拉伸二维应力场作用下UHMWPE凝胶膜的结构演化机理,构建了纵向、横向二维应变参数空间内形态相图;研究了温度场作用下UHMWPE微孔膜的结构演化机制和力学行为;研究了 UHMWPE多孔膜和多孔纤维在分离、离子吸附等水处理领域的应用。主要的研究成果和结论如下:（1...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１．热致相分离产生的海绵状结构
?第１章绪论???多孔膜。Ｓｈｅｎｇ等人［５１］利用静电纺丝法制备了?ＰＡＮ多孔膜，并采用涂层处理的??方式使得ＰＡＮ多孔膜具有良好的疏水性，将其用作防水透湿膜。??＿，画＿??■參?－—??图１．２．静电纺丝装置示意图。［１１７］??３．拉伸法??Ｔｈｅ?Ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｘｉｄ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?Ｓｔｒｅｔｃｓｈｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??ｍｍ??５０?ｕｍ?５０ｆｉｍ??图１．３．拉伸法制备的ＰＴＦＥ微孔膜ＳＥＭ图。［５（）］??拉伸法制备聚合物多孔膜主要针对于难溶的聚合物，如ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥ及??ＰＶＤＦ材料中。例如在ＰＴＦＥ多孔膜制备工艺中，首先将微米级的ＰＴＦＥ粉末与??添加剂混合后经挤出机挤出成ＰＴＦＥ条带，再经过辊压机压延制成薄片状膜，之??后去除添加剂进行纵横向两方向的拉伸，最后经过热定型处理得到ＰＴＦＥ多孔膜。??［５２］?Ｋｕｒｕｍａｄａ等人［５３］研宄了单轴和双轴拉伸对微孔结构的影响，结果发现单轴拉??伸可制备出岛状结构多孔结构，而双轴拉伸可制备出格子状多孔结构。Ｋｉｔａｍｕｒａ??等人［５２］通过拉伸比、拉伸温度和拉伸速率等拉伸条件的调整来改变和控制ＰＴＦＥ??７??
?第１章绪论???多孔膜。Ｓｈｅｎｇ等人［５１］利用静电纺丝法制备了?ＰＡＮ多孔膜，并采用涂层处理的??方式使得ＰＡＮ多孔膜具有良好的疏水性，将其用作防水透湿膜。??＿，画＿??■參?－—??图１．２．静电纺丝装置示意图。［１１７］??３．拉伸法??Ｔｈｅ?Ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｘｉｄ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?Ｓｔｒｅｔｃｓｈｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??ｍｍ??５０?ｕｍ?５０ｆｉｍ??图１．３．拉伸法制备的ＰＴＦＥ微孔膜ＳＥＭ图。［５（）］??拉伸法制备聚合物多孔膜主要针对于难溶的聚合物，如ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥ及??ＰＶＤＦ材料中。例如在ＰＴＦＥ多孔膜制备工艺中，首先将微米级的ＰＴＦＥ粉末与??添加剂混合后经挤出机挤出成ＰＴＦＥ条带，再经过辊压机压延制成薄片状膜，之??后去除添加剂进行纵横向两方向的拉伸，最后经过热定型处理得到ＰＴＦＥ多孔膜。??［５２］?Ｋｕｒｕｍａｄａ等人［５３］研宄了单轴和双轴拉伸对微孔结构的影响，结果发现单轴拉??伸可制备出岛状结构多孔结构，而双轴拉伸可制备出格子状多孔结构。Ｋｉｔａｍｕｒａ??等人［５２］通过拉伸比、拉伸温度和拉伸速率等拉伸条件的调整来改变和控制ＰＴＦＥ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Initiation, Development and Stabilization of Cavities during Tensile Deformation of Semicrystalline Polymers[J]. Ying Lu,Yong-Feng Men. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(10)
[2]In Situ Synchrotron Radiation Techniques: Watching Deformation-induced Structural Evolutions of Polymers[J]. Liang-Bin Li. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(10)
[3]超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备及其改性研究进展[J]. 赵云腾,刘太奇,马福瑞,王迪. 新技术新工艺. 2015(12)
[4]A Universal Equipment for Biaxial Stretching of Polymer Films[J]. Ling-pu Meng,Yuan-fei Lin,Jia-li Xu,Xiao-wei Chen,Xue-yu Li,Qian-lei Zhang,Rui Zhang,Nan Tian,李良彬. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(05)
[5]NIPS法聚偏氟乙烯超滤膜的制备与应用[J]. 吕晓龙,武春瑞,张昊,赵丽华. 中国工程科学. 2014(12)
[6]热致相分离法UHMWPE/HDPE微孔膜的制备及性能[J]. 顾旭,郑泓,周持兴,俞炜. 高分子材料科学与工程. 2012(12)
[7]不同聚丙烯对超高分子量聚乙烯流变行为和力学性能的影响[J]. 左源,盖景刚,李惠林. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[8]PREPARATION OF MICROPOROUS ULTRA HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE (UHMWPE) BY THERMALLY INDUCED PHASE SEPARATION OF A UHMWPE/LIQUID PARAFFIN MIXTURE[J]. 沈烈. Chinese Journal of Polymer Science. 2008(06)
[9]聚酯酰胺反渗透复合膜的制备及其表征[J]. 娄红瑞,王铎,王倩,陈国华,高从堦. 水处理技术. 2007(08)
[10]聚偏氟乙烯膜研究进展[J]. 武利顺,孙俊芬,王庆瑞. 膜科学与技术. 2004(05)
本文编号：2912458
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１．热致相分离产生的海绵状结构
?第１章绪论???多孔膜。Ｓｈｅｎｇ等人［５１］利用静电纺丝法制备了?ＰＡＮ多孔膜，并采用涂层处理的??方式使得ＰＡＮ多孔膜具有良好的疏水性，将其用作防水透湿膜。??＿，画＿??■參?－—??图１．２．静电纺丝装置示意图。［１１７］??３．拉伸法??Ｔｈｅ?Ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｘｉｄ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?Ｓｔｒｅｔｃｓｈｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??ｍｍ??５０?ｕｍ?５０ｆｉｍ??图１．３．拉伸法制备的ＰＴＦＥ微孔膜ＳＥＭ图。［５（）］??拉伸法制备聚合物多孔膜主要针对于难溶的聚合物，如ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥ及??ＰＶＤＦ材料中。例如在ＰＴＦＥ多孔膜制备工艺中，首先将微米级的ＰＴＦＥ粉末与??添加剂混合后经挤出机挤出成ＰＴＦＥ条带，再经过辊压机压延制成薄片状膜，之??后去除添加剂进行纵横向两方向的拉伸，最后经过热定型处理得到ＰＴＦＥ多孔膜。??［５２］?Ｋｕｒｕｍａｄａ等人［５３］研宄了单轴和双轴拉伸对微孔结构的影响，结果发现单轴拉??伸可制备出岛状结构多孔结构，而双轴拉伸可制备出格子状多孔结构。Ｋｉｔａｍｕｒａ??等人［５２］通过拉伸比、拉伸温度和拉伸速率等拉伸条件的调整来改变和控制ＰＴＦＥ??７??
?第１章绪论???多孔膜。Ｓｈｅｎｇ等人［５１］利用静电纺丝法制备了?ＰＡＮ多孔膜，并采用涂层处理的??方式使得ＰＡＮ多孔膜具有良好的疏水性，将其用作防水透湿膜。??＿，画＿??■參?－—??图１．２．静电纺丝装置示意图。［１１７］??３．拉伸法??Ｔｈｅ?Ｒｏｌｌｉｎｇ??ａｘｉｄ?ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?Ｓｔｒｅｔｃｓｈｉｎｇ?Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ??ｍｍ??５０?ｕｍ?５０ｆｉｍ??图１．３．拉伸法制备的ＰＴＦＥ微孔膜ＳＥＭ图。［５（）］??拉伸法制备聚合物多孔膜主要针对于难溶的聚合物，如ＰＴＦＥ、ＰＰ、ＰＥ及??ＰＶＤＦ材料中。例如在ＰＴＦＥ多孔膜制备工艺中，首先将微米级的ＰＴＦＥ粉末与??添加剂混合后经挤出机挤出成ＰＴＦＥ条带，再经过辊压机压延制成薄片状膜，之??后去除添加剂进行纵横向两方向的拉伸，最后经过热定型处理得到ＰＴＦＥ多孔膜。??［５２］?Ｋｕｒｕｍａｄａ等人［５３］研宄了单轴和双轴拉伸对微孔结构的影响，结果发现单轴拉??伸可制备出岛状结构多孔结构，而双轴拉伸可制备出格子状多孔结构。Ｋｉｔａｍｕｒａ??等人［５２］通过拉伸比、拉伸温度和拉伸速率等拉伸条件的调整来改变和控制ＰＴＦＥ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Initiation, Development and Stabilization of Cavities during Tensile Deformation of Semicrystalline Polymers[J]. Ying Lu,Yong-Feng Men. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(10)
[2]In Situ Synchrotron Radiation Techniques: Watching Deformation-induced Structural Evolutions of Polymers[J]. Liang-Bin Li. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(10)
[3]超高分子量聚乙烯锂电池隔膜的制备及其改性研究进展[J]. 赵云腾,刘太奇,马福瑞,王迪. 新技术新工艺. 2015(12)
[4]A Universal Equipment for Biaxial Stretching of Polymer Films[J]. Ling-pu Meng,Yuan-fei Lin,Jia-li Xu,Xiao-wei Chen,Xue-yu Li,Qian-lei Zhang,Rui Zhang,Nan Tian,李良彬. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(05)
[5]NIPS法聚偏氟乙烯超滤膜的制备与应用[J]. 吕晓龙,武春瑞,张昊,赵丽华. 中国工程科学. 2014(12)
[6]热致相分离法UHMWPE/HDPE微孔膜的制备及性能[J]. 顾旭,郑泓,周持兴,俞炜. 高分子材料科学与工程. 2012(12)
[7]不同聚丙烯对超高分子量聚乙烯流变行为和力学性能的影响[J]. 左源,盖景刚,李惠林. 高分子材料科学与工程. 2010(12)
[8]PREPARATION OF MICROPOROUS ULTRA HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE (UHMWPE) BY THERMALLY INDUCED PHASE SEPARATION OF A UHMWPE/LIQUID PARAFFIN MIXTURE[J]. 沈烈. Chinese Journal of Polymer Science. 2008(06)
[9]聚酯酰胺反渗透复合膜的制备及其表征[J]. 娄红瑞,王铎,王倩,陈国华,高从堦. 水处理技术. 2007(08)
[10]聚偏氟乙烯膜研究进展[J]. 武利顺,孙俊芬,王庆瑞. 膜科学与技术. 2004(05)
本文编号：2912458
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