近年來,隨著鋰電池和水凈化等方面需求的日益增長,聚乙烯（PE）在分離膜方面的相關(guān)研究引起了越來越多的關(guān)注。由于PE在常溫下很難溶解于有機試劑中,而無法適用于一般的制膜方法,工業(yè)上一般選用熱致相分離法（TIPS法）來制備PE微孔膜。然而,目前大多數(shù)研究者都致力于探究TIPS薄膜微觀結(jié)構(gòu)與制備條件之間的關(guān)系。在TIPS膜形成過程中相分離和結(jié)晶之間相互作用的機理仍不清楚,并且膜微觀結(jié)構(gòu)和動態(tài)因素（例如:冷卻速率、冷卻時間）的定量關(guān)系也難以確定。本論文主要研究了 TIPS法制備HDPE微孔膜過程中存在的動力學(xué)問題及其對膜微孔結(jié)構(gòu)和性能的影響,基于相分離機理探索了最佳制膜條件,并通過加入超高分子量聚乙烯（UHMWPE）改善PE膜的微孔結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性等性能。改變HDPE與DOP的配比制備不同濃度的HDPE微孔膜,實驗測試并繪制了HDPE/DOP體系的熱力學(xué)相圖,確定偏晶點Φm=42%。結(jié)合相圖和薄膜形貌,分析了該二元體系中HDPE濃度對微孔膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:隨著HDPE濃度的升高,膜的孔徑逐漸變小,直至ΦHDPE>Φm,膜的SEM形貌中很難觀察到微孔結(jié)構(gòu)。通過控制淬冷溫度,探究了冷卻條... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

燒結(jié)示意圖

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文3膜。拉伸前膜的結(jié)構(gòu)性及取向度決定了膜的孔徑大小及孔徑分布，而通過后續(xù)工藝能夠很好的調(diào)整薄膜的孔結(jié)構(gòu)。利用拉伸法制備的聚烯烴微孔膜的孔隙率遠超過燒結(jié)法制備薄膜的孔隙率，且生產(chǎn)成本較低，孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、膜強度高，但制膜過程也很難控制膜的孔形狀和膜的孔徑大小，且隔膜厚度不能太保圖1.2拉伸法制膜表面形貌圖[16]Figure1.2SEMoffilmpreparedbystretching[16]相轉(zhuǎn)化法是指聚合物溶液在經(jīng)過某種物理方式處理后體系中的溶劑和非溶劑進行物質(zhì)傳遞，使鑄膜溶液的熱力學(xué)穩(wěn)定性發(fā)生變化，誘導(dǎo)均相溶液發(fā)生液-液（L-L）相分離或固-液（S-L）相分離，最終膜材料由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵葱纬晒虘B(tài)膜）。根據(jù)相轉(zhuǎn)化法使用的物理方法不同可將其分為：蒸汽相沉淀法[17]、溶劑蒸發(fā)法[18]、非溶劑致相分離法（NIPS）[19]和熱致相分離法（TIPS）[20]等，而工業(yè)上使用最多的方法當(dāng)屬NIPS法和TIPS法。NIPS法也可以被稱作浸沒沉淀法[21-23]，其工藝流程是先將聚合物膜材料與適當(dāng)?shù)娜軇┤芙獾玫骄嗳芤�，�?jīng)過脫泡處理后溶液即成為待用的鑄膜液；把鑄膜液均勻地涂刮于膜基材支撐體表面，隨即將其放進存在非溶劑的冷卻液中，使溶劑和非溶劑發(fā)生一定程度的相互交換，此時液膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性發(fā)生改變，促使液膜發(fā)生S-L相分離或L-L相分離形成沉淀。因此由NIPS法制備的聚合物膜的微孔結(jié)構(gòu)和性能主要受傳質(zhì)和相轉(zhuǎn)化的雙重影響。采用NIPS法得到的微孔膜的孔結(jié)構(gòu)一般分為表層和內(nèi)層兩種，其中表層的孔形貌又分為多孔型和致密型，其進一步影響膜的內(nèi)層孔形貌，且表層的大孔結(jié)構(gòu)不利于所制備薄膜的力學(xué)性能。由于前期溶解的過程中使用了非常多的稀釋劑（一般為有機試劑），不僅破壞生態(tài)系統(tǒng)，膜中少量剩余的溶劑也會對聚合物薄膜的使用性能產(chǎn)生?

第一章緒論6圖1.3聚烯烴/稀釋劑混合體系的平衡相圖[36]Figure1.3PhasediagramofPolyolefin/diluentmixedsystem[36]當(dāng)體系不穩(wěn)定（其中某相處于亞穩(wěn)態(tài)時），為了使自身的自由能降低而達到穩(wěn)定狀態(tài)，亞穩(wěn)態(tài)相便傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為穩(wěn)定的新相。當(dāng)相變的驅(qū)動力較大時，相變可從小范圍擴大到整個體系。此時體系中產(chǎn)生波動而成核，并在合適的環(huán)境中生長變大，此過程被稱為成核-生長（NG）過程[36]。因此，不管是結(jié)晶線以下發(fā)生的S-L相分離，還是旋節(jié)線和雙結(jié)線之間發(fā)生的L-L相分離都遵循NG機理。1.2.2.1成核-生長機理從圖1.1可知，聚合物濃度為X的體系從X點溫度開始降溫，最初階段體系的相形態(tài)沒有發(fā)生變化，隨著進一步的冷卻，混合體系穿過雙結(jié)線到達亞穩(wěn)區(qū)。在此區(qū)域均相溶液開始進行L-L相分離產(chǎn)生貧聚合物相，使體系的自由能降低。隨著降溫的進一步進行，由于稀釋劑在不斷地擴散促使液滴長大，而富聚合物相則是向著Rx的方向發(fā)生改變。均相溶液開始發(fā)生L-L相分離，在此過程中許多液滴分散在連續(xù)的富聚合物相之中。當(dāng)溫度進一步下降到聚合物開始結(jié)晶，此時溶液進行S-L相分離。當(dāng)聚合物晶體出現(xiàn)時，液滴分散在晶體內(nèi)部和晶體間的縫隙中，這些液滴經(jīng)過萃取后即留下蜂窩狀的孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)聚合物濃度為y的體系從Y點溫度逐漸冷卻時，若溶液溫度低于聚合物的結(jié)晶溫度時溶液則進行S-L相分離，此時體系為由Ly表示的純聚合物固相與稀釋劑液相。當(dāng)溶液繼續(xù)冷卻時，體系沿Ly方向進行S-L相分離直到與m匯合，在此過程中固組成

【參考文獻】：
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本文編號：3058424