聚丙烯亲水性微孔膜的制备及在锂电池中的应用

以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为改性剂与聚丙烯熔融共混,通过单向拉伸工艺制备亲水性聚丙烯微孔膜。使用差示扫描量热仪和红外光谱表征流延基膜的取向片晶结构,使用压汞仪和扫描电镜表征微孔膜的孔结构,使用Gurley值、水接触角和水蒸气透过率表征微孔膜的透过性和亲水性,将微孔膜组装成电池并测定电池的性能,研究PPg-MAH含量对微孔膜孔结构、亲水性、透过率及电池性能的影响。结果表明,PP-g-MAH共混含量为2.5%的微孔膜孔隙率和透气性得到提升,进一步增加PP-g-MAH含量会导致微孔膜孔结构变差,透过性能下降。微孔膜表面亲水性随PP-g-MAH含量增加持续改善,水蒸气透过率在PP-g-MAH含量为5%时达到最大值,但由于微孔膜孔结构在较高PPg-MAH含量下受到破坏,使得高PP-g-MAH含量下微孔膜水蒸气透过率下降。PP-g-MAH含量为2.5%和5%的微孔膜由于具有较好的孔结构和一定的电解液浸润性,使得锂电池的电荷转移电阻较低,首次充放电比容量较高。     

不同链结构聚丙烯流延基膜的片晶结构及其拉伸成孔性

以重均相对分子质量和相对分子质量分布不同的4种聚丙烯树脂为基材,并在聚丙烯(PP)分子链上引入长链支化,通过熔融挤出得到流延基膜,经拉伸后形成微孔膜。采用凝胶渗透色谱、差示扫描量热、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜等方法分析表征了PP树脂相对分子质量、相对分子质量分布和长链支化结构对PP流延基膜片晶结构和微孔膜结构的影响。结果表明,PP树脂相对分子质量增加可以使基膜片晶取向度增大,相对分子质量分布较窄的基膜具有更高的片晶取向度。流延基膜的取向片晶结构越完善,拉伸后形成的微孔数量越多,孔分布越均匀。微孔膜结构也与片晶间连接链密度以及长短连接链比例有关,适当比例的长短连接链分布可以获得较好的孔形态。在线型PP中添加少量长链支化聚丙烯(LCB-PP)可以改善基膜的取向片晶结构,提高微孔膜的孔隙率和透气性,但LCB-PP含量较高时导致片晶取向度下降,孔隙率和透气性下降。     

不同链结构聚丙烯流延基膜的片晶结构及其拉伸成孔性EI北大核心CSCD

以重均相对分子质量和相对分子质量分布不同的4种聚丙烯树脂为基材,并在聚丙烯(PP)分子链上引入长链支化,通过熔融挤出得到流延基膜,经拉伸后形成微孔膜。采用凝胶渗透色谱、差示扫描量热、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜等方法分析表征了PP树脂相对分子质量、相对分子质量分布和长链支化结构对PP流延基膜片晶结构和微孔膜结构的影响。结果表明,PP树脂相对分子质量增加可以使基膜片晶取向度增大,相对分子质量分布较窄的基膜具有更高的片晶取向度。流延基膜的取向片晶结构越完善,拉伸后形成的微孔数量越多,孔分布越均匀。微孔膜结构也与片晶间连接链密度以及长短连接链比例有关,适当比例的长短连接链分布可以获得较好的孔形态。在线型PP中添加少量长链支化聚丙烯(LCB-PP)可以改善基膜的取向片晶结构,提高微孔膜的孔隙率和透气性,但LCB-PP含量较高时导致片晶取向度下降,孔隙率和透气性下降。     

聚丙烯流延基膜的硬弹性结构及拉伸成孔性

在不同流延条件下制备聚丙烯(PP)流延基膜,并对基膜施加拉伸使其形成微孔,通过差示扫描量热测试和傅立叶变换红外光谱表征基膜的结晶度、片晶厚度和晶区的取向程度等硬弹性结构参数,使用扫描电镜观察微孔膜的孔形态并测定了微孔膜的透气率,研究了流延工艺条件与基膜的硬弹性结构及拉伸成孔性之间的关系。结果表明,流延辊温度主要影响基膜结晶度和片晶厚度,牵伸比主要影响晶区取向程度。基膜硬弹性结构越完善,弹性回复率越大,拉伸后形成的微孔数量越多,孔形态和孔结构更加均匀,透气率增大。     

聚丙烯流延基膜的硬弹性结构及拉伸成孔性EI北大核心CSCD

在不同流延条件下制备聚丙烯(PP)流延基膜,并对基膜施加拉伸使其形成微孔,通过差示扫描量热测试和傅立叶变换红外光谱表征基膜的结晶度、片晶厚度和晶区的取向程度等硬弹性结构参数,使用扫描电镜观察微孔膜的孔形态并测定了微孔膜的透气率,研究了流延工艺条件与基膜的硬弹性结构及拉伸成孔性之间的关系。结果表明,流延辊温度主要影响基膜结晶度和片晶厚度,牵伸比主要影响晶区取向程度。基膜硬弹性结构越完善,弹性回复率越大,拉伸后形成的微孔数量越多,孔形态和孔结构更加均匀,透气率增大。     

熔体拉伸聚丙烯/Al_2O_3掺杂微孔膜的制备与研究

依据熔体拉伸成孔机理制备聚丙烯(PP)/Al2O3掺杂微孔膜,采用万能电子实验机、差示扫描量热仪和扫描电子显微镜对PP/Al2O3流延膜以及拉伸微孔膜结构和性能进行了测试。结果表明加入Al2O3可提高PP/Al2O3微孔膜的吸液率和力学性能,但添加量超过2%后PP/Al2O3流延膜弹性回复率下降明显,微孔分布和排列变差,透气性能下降,孔隙率减小。     

聚乙烯树脂链结构对流延基膜取向片晶结构和拉伸成孔性的影响

选择3种流延牌号HDPE树脂,使用凝胶渗透色谱、红外光谱和旋转流变仪表征其链结构及松弛时间谱。通过单向拉伸工艺制备HDPE流延基膜以及微孔膜,使用差示扫描量热分析、红外光谱、扫描电镜、电子材料试验机及孔隙率和透气率测试表征流延基膜的取向片晶结构和微孔膜结构,研究链结构参数对流延基膜取向片晶结构及拉伸成孔性的影响。结果表明,HDPE的支化类型和支化度主要影响流延基膜的结晶度和片晶厚度,而相对分子质量及高相对分子质量级分含量主要影响流延基膜的片晶取向程度。3种HDPE流延基膜中结晶度和片晶厚度的排序为5202B5502FA5502XA,片晶取向程度的排序为5502XA5202B5502FA。反映流延基膜取向片晶结构完善程度的弹性回复率排序为5202B5502FA5502XA。微孔膜的孔隙率和透气率与流延基膜的弹性回复率呈正相关。具有适当相对分子质量大小、窄相对分子质量分布以及低支化度的5202B树脂制备的流延基膜具有完善的取向片晶结构,拉伸后微孔膜具有高孔隙率和透气性。     

无规立构聚丙烯对全同立构聚丙烯流延基膜取向片晶结构及拉伸成孔性的影响

将无规立构聚丙烯(a-PP)与全同立构聚丙烯(i-PP)共混改性树脂在一定流延工艺条件下制备流延基膜,经过热处理后施加单向拉伸作用使流延基膜转变为微孔膜;通过差示扫描量热分析、红外光谱、原子力显微镜及力学性能、孔隙率和透气率测试来表征流延基膜的取向片晶结构和微孔膜的孔结构。研究了添加无规立构聚丙烯对全同立构聚丙烯流延基膜取向片晶结构及拉伸成孔性的影响。结果表明,流延基膜中含有少量a-PP可以增强i-PP链段的运动能力,促进分子链沿牵伸方向取向,从而使流延基膜冷却结晶过程中形成的取向片晶结构比较完善。但是当流延基膜中含有较多aPP时,其稀释作用和对链段松弛的促进作用使结晶度以及晶区和非晶区取向程度下降。热处理后流延基膜的取向片晶结构进一步改善,相对于未改性流延基膜,含少量a-PP流延基膜在120℃热处理可以取得未改性流延基膜在145℃热处理的效果。含少量a-PP流延基膜拉伸制备的微孔膜具有较大的孔隙率和透气率,但是随着流延基膜中a-PP含量增加,拉伸后制备的微孔膜孔隙率和透气率均下降。     

表面引发接枝聚合制备MWCNTs-g-PMMA及对PVDF微孔膜性能的影响EI北大核心CSCD

以表面引发接枝聚合制备多壁碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸甲酯(MWCNTs-g-PMMA)。通过非溶剂致相分离(NIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs-g-PMMA复合微孔膜。通过差示扫描量热和衰减全反射红外光谱测试考察了微孔膜的热性能和结晶性能,通过水接触角和水通量测试分析了膜的亲水性能,通过场发射扫描电子显微镜和力学性能测试分析了膜的微观形貌和力学性能。随着MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量的增大,PVDF复合微孔膜的结构和性能明显改善。当MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量分别为28. 6%和1%时,PVDF复合微孔膜的亲水性能、结晶度、β相和力学性能相对纯PVDF膜提升最为明显。     

表面引发接枝聚合制备MWCNTs-g-PMMA及对PVDF微孔膜性能的影响

以表面引发接枝聚合制备多壁碳纳米管接枝聚甲基丙烯酸甲酯(MWCNTs-g-PMMA)。通过非溶剂致相分离(NIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/MWCNTs-g-PMMA复合微孔膜。通过差示扫描量热和衰减全反射红外光谱测试考察了微孔膜的热性能和结晶性能,通过水接触角和水通量测试分析了膜的亲水性能,通过场发射扫描电子显微镜和力学性能测试分析了膜的微观形貌和力学性能。随着MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量的增大,PVDF复合微孔膜的结构和性能明显改善。当MWCNTs-g-PMMA接枝率和含量分别为28. 6%和1%时,PVDF复合微孔膜的亲水性能、结晶度、β相和力学性能相对纯PVDF膜提升最为明显。     

热拉伸温度对聚偏氟乙烯微孔膜结构与性能的影响

采用熔体挤出拉伸法以高、低分子量混合聚偏氟乙烯(PVDF)为原料制备微孔膜,研究了不同热拉伸温度对PVDF微孔膜表面形貌及结晶行为的影响,通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪和差示扫描量热仪等测试手段分别对微孔膜的形态、结构、晶型进行表征.结果表明,热拉伸温度对PVDF微孔膜的成孔形貌、孔隙率、结晶度及β相含量均有影响.热拉伸温度为80℃时,微孔膜结晶度为58.86％,β相的相对含量最高达到42.50％,此时微孔膜的力学性能最佳;而当热拉伸温度为120℃时,PVDF微孔膜的成孔分布更加均匀,其孔隙率可达到最大值31.51％.     

SEM研究微孔聚丙烯中空纤维膜的形成

利用扫描电子显微镜研究硬弹性聚丙烯拉伸过程中形态的变化和微孔的形成,同时,重点讨论了聚丙烯熔体的温度、所受拉伸比等对聚丙烯中空纤维膜微孔结构的影响。结果表明,聚丙烯熔体的温度较低、所受拉伸比较大,所形成的微孔膜孔径分布均匀、孔隙率较高。     

聚乳酸单轴拉伸膜的包装特性研究

目的研究了不同拉伸比的PLLA薄膜的热学性能、阻隔性能和热收缩性能。方法采用双螺杆挤流延试验机单轴拉伸制备了不同拉伸比的PLLA热收缩膜和定向拉伸膜,采用差示扫描量热分析仪(DSC)、透湿仪和透氧仪对不同拉伸比的PLLA薄膜的热学性能和阻隔性能进行了评估,并对PLLA膜的热收缩性进行了测定。结果热收缩膜的拉伸比由1增大到6.5时,PLLA的结晶度由0.2%增加到41.8%,结晶速率明显提高,阻隔性得到了一定的改善。随着拉伸比例的增大,热收缩率随之增大。定向拉伸膜的结晶度得到了大幅度提高,其阻隔性也得到了改善,但不呈现热收缩性。结论通过单轴拉伸可以有效地提高PLLA薄膜的结晶速率和结晶度,经过中等拉伸比例的PLLA薄膜,其阻湿阻氧能力相对较强。     

浸涂法荷电微孔滤膜基本结构及性能研究

论述了浸涂法荷正电微孔滤膜的基本结构及性能．电镜照片及孔径分布曲线显示,浸涂工艺不会改变膜的微孔结构,膜的孔径分布也非常均匀,但孔径尺寸减小,变化率小于10％．与基膜相比,荷电膜的外形尺寸、透水率及孔隙率减小,泡点压力及拉伸强度增加,而且具有明显的正电性能及吸附分离性能．     

高温拉伸制备交联聚乙烯微孔膜的探索研究

采用热拉伸-高温退火-冷拉的拉伸工艺制备了交联聚乙烯微孔膜,考察了交联聚乙烯的交联度、拉伸温度、退火温度和冷拉等工艺条件对交联聚乙烯微孔膜成孔性能的影响,并对成孔过程和机理进行了探讨.交联聚乙烯的交联度显著影响成孔性能,随着交联度的增加,成孔性增加.拉伸温度在90～120℃时,膜片基本由纤维状晶构成.拉伸温度升至130℃,并在此温度进行高温退火处理,膜片开始出现细缝状微孔.施加冷拉可以调控细缝状微孔形态演变,进一步被拉伸成圆形或椭圆洞状微孔.本文所用拉伸工艺为制备高性能聚乙烯微孔膜提供了一种新的思路,有助于开发自主知识产权的聚乙烯微孔膜技术,突破锂离子电池隔膜等高端聚乙烯微孔膜的国外技术垄断.     

超高分子量聚乙烯/石蜡油体系的热力学相图及微孔膜的结构EI北大核心CSCD

在制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜的过程中需要加入大量的稀释剂如液体石蜡(LP),以降低聚乙烯的熔体黏度,同时作为微孔膜的造孔剂。文中首先通过热力学理论分析了UHMWPE/LP体系是属于强相互作用体系,然后通过热台-显微镜装置在慢速的升温和降温过程中获得了相平衡温度曲线,再通过差示扫描量热测试获得了结晶温度曲线,发现相平衡温度与结晶温度均与聚乙烯含量成正相关性,分别组成了UHMWPE/LP体系的热力学相图中的相变开始和相变结束时的温度曲线。该相分离发生在100～130℃的温度范围内,是由于该体系中聚乙烯结晶引发了固-液相分离,该体系的相分离过程可以认为是晶相与非晶相之间的物质交换的过程。最后扫描电镜照片也表明UHMWPE/LP体系中的液体石蜡会削弱聚乙烯的结晶能力,影响冷却后非晶相的尺寸,从而改变萃取后微孔膜的微观结构。     

超高分子量聚乙烯/石蜡油体系的热力学相图及微孔膜的结构

在制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜的过程中需要加入大量的稀释剂如液体石蜡(LP),以降低聚乙烯的熔体黏度,同时作为微孔膜的造孔剂。文中首先通过热力学理论分析了UHMWPE/LP体系是属于强相互作用体系,然后通过热台-显微镜装置在慢速的升温和降温过程中获得了相平衡温度曲线,再通过差示扫描量热测试获得了结晶温度曲线,发现相平衡温度与结晶温度均与聚乙烯含量成正相关性,分别组成了UHMWPE/LP体系的热力学相图中的相变开始和相变结束时的温度曲线。该相分离发生在100～130℃的温度范围内,是由于该体系中聚乙烯结晶引发了固-液相分离,该体系的相分离过程可以认为是晶相与非晶相之间的物质交换的过程。最后扫描电镜照片也表明UHMWPE/LP体系中的液体石蜡会削弱聚乙烯的结晶能力,影响冷却后非晶相的尺寸,从而改变萃取后微孔膜的微观结构。     

聚乙烯中空纤维膜制备及微孔结构的控制

通过熔纺-拉伸(MS)法制备了聚乙烯(PE)中空纤维微孔膜,并研究了纺丝牵伸比、拉伸速率及拉比率等对膜结构和性能的影响.研究结果表明PE中空纤维的结晶度和弹性回复率(ER,%)随纺丝牵伸比的增加而增大,且随着纺丝牵伸比的增大,PE中空纤维膜的微孔结构也增大;拉伸工艺对膜的结构和性能也有很大的影响,随着拉伸速率和拉伸比率的增加,PE中空纤维膜的透气率和孔隙率均增加.     

热致相分离法制备超高分子量聚乙烯微孔膜

以液体石蜡为稀释剂，用热致相分离方法（TIPS）制备了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）微孔膜。实验测定了UHMWPE／液体石蜡体系的相图，研究了冷却速率、UHMWPE初始浓度和分子量对膜结构及性能的影响，用扫描电子显微镜（SEM）及压汞法表征了微孔膜的微观结构及平均孔径和孔隙率，同时测试了膜的纯水通量。结果表明，UHMWPE／液体石蜡体系只存在由聚合物结晶导致的固-液相分离过程，UHMWPE初始浓度的增加或冷却速率的加快均可以导致膜平均孔径和水通量的减小；聚合物分子量影响着膜的结构与性能，聚合物分子量增加时，膜的孔径和水通量均逐渐减小。     

双向拉伸PTFE微孔膜的制备及其孔性能

以聚四氟乙烯(PTFE)细粉料为原料通过一系列机械操作：推挤、滚压和拉伸制得双向拉伸微孔膜．膜的孔性能由GTL—D孔径测定仪和扫描电镜观察膜形态结构来测定．实验结果表明：PTFE粉料和拉伸条件影响相互联系的各项膜孔性能数据，而在不同机械操作阶段的膜形态结构又有显著的差别、双向拉伸微孔膜是呈孔径大小较均匀的纤维网状结构．