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。     

热致相分离法UHMWPE/HDPE微孔膜的制备及性能

采用热致相分离法,以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/高密度聚乙烯(HDPE)为基体,液体石蜡(LP)为溶剂,制备得到UHMWPE/HDPE微孔膜。HDPE的加入不仅降低了体系的黏度,也同时减缓了体系结晶速度。冷却速率对微孔形态有重要影响,尤其是以较低降温速率冷却时,HDPE的加入改变了微孔形态,并使孔径变大。研究表明,采用合适的配比及工艺条件,可以制备平均孔径约1μm、孔径均匀的UHMWPE/HDPE微孔膜;UHMWPE/HDPE微孔膜在135℃闭孔,在160℃薄膜依然保持原来形状而不塌缩,可见其应用于锂离子电池隔膜时耐热性能优于PP、PE隔膜及其复合膜。     

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。     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜--(Ⅰ)低密度聚乙烯(18D)/二苯醚体系

选择低密度聚乙烯(LDPE-18D)为主体材料,二苯醚(DPE)为稀释剂,用热诱导相分离法(TIPS)制备了疏水性的聚乙烯微孔膜,重点对不同浓度的LDPE/DPE微孔膜结构以及采用不同牌号的LDPE和采用高密度聚乙烯(HDPE)制备的微孔膜进行了对比探讨.利用浊度法测出了LDPE-18D/DPE体系的双结点线,DSC法测出了相应的结晶温度曲线,从而得到了LDPE-18D/DPE体系的热力学相图.实验结果表明,在不同浓度的LDPE-18D/DPE体系中,因具有不同的相分离机理而形成不同结构的微孔膜;当LDPE-18D的初始质量分数为10%～30%时,体系将首先发生液-液相分离;当初始质量分数为40%～50%时,体系将发生固-液相分离,而当初始质量分数大于50%时,体系将不会产生微孔结构;微孔膜的孔径随着LDPE-18D的初始质量分数增加而逐渐减少.     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜——（I）低密度聚乙烯（18D）／二苯醚体系

选择低密度聚乙烯(LDPE-18D)为主体材料，二苯醚(DPE)为稀释剂，用热诱导相分离法(TIPS)制备了疏水性的聚乙烯微孔膜，重点对不同浓度的LDPE／DPE微孔膜结构以及采用不同牌号的LDPE和采用高密度聚乙烯(HDPE)制备的微孔膜进行了对比探讨。利用浊度法测出了LDPE-18D／DPE体系的双结点线，DSC法测出了相应的结晶温度曲线，从而得到了LDPE-18D／DPE体系的热力学相图。实验结果表明，在不同浓度的LDPE-18D／DPE体系中，因具有不同的相分离机理而形成不同结构的微孔膜；当LDPE-18D的初始质量分数为10％～30％时，体系将首先发生液-液相分离；当初始质量分数为40％～50％时，体系将发生固-液相分离，而当初始质量分数大于50％时，体系将不会产生微孔结构；微孔膜的孔径随着LDPE-18D的初始质量分数增加而逐渐减少。     

冻胶法制备超高分子量聚乙烯/SiO2杂化微孔膜研究——稀释剂与SiO2对铸膜液熔融结晶性能的影响

根据界面相分离原理,以矿物油为稀释剂,O2为添加剂,采用冻胶法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)膜以及UHMWPE/SiO2杂化微孔膜,讨论了稀释剂以及无机粒子含量对膜熔融结晶性能的影响.结果表明,矿物油作为微孔稀释剂,其加入使微孔膜中UHMWPE熔点降低,结晶度减小.当SiO2与UHMWPE质量比低于8/10时,随SiO2含量增加,UHMWPE熔点变化不显著,熔限增加,结晶温度升高,相对结晶度增大,微晶尺寸减小;当SiO2加入量足够大时,相对结晶度反而减小.随SiO2其含量增加,界面孔增多,膜孔隙率提高,水通量增大,泡点孔径先增大后减小.     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜--(Ⅱ) 动力学因素对微孔膜结构的影响

选择低密度聚乙烯(LDPE)为主体材料,二苯醚(DPE)为稀释剂,研究了淬冷温度、粗化时间等影响液滴生长的动力学因素对热诱导相分离法(TIPS)制备LDPE/DPE微孔膜结构的影响.结果表明,在相同粗化时间的条件下,随着LDPE/DPE体系冷却温度的逐渐升高,孔径逐渐变大.对于质量百分数为20%LDPE/DPE体系,在结晶温度以下(0 ℃、30 ℃、60 ℃)粗化时,温度对微孔膜的孔径影响较小.而在90 ℃的恒温条件粗化时,体系始终处在液-液相分离区域,最终得到微孔膜的孔径接近5 μm.在结晶温度以下(60 ℃)进行恒温粗化,粗化时间对微孔膜的孔径影响不大;而在结晶温度以上(90 ℃)进行恒温粗化时,则是随着粗化时间的延长,微孔膜的孔径逐渐变大.     

热致相分离法制备乙烯三氟氯乙烯共聚物微孔膜——混合溶剂的选择

研究了混合溶剂对热致相分离法制备乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)微孔膜的影响,考察了不同非溶剂对ECTFE/癸二酸二丁酯(DBS)体系结晶趋势的影响.通过相容性分析及ECTFE微孔膜断面结构的观察,非溶剂亚磷酸三苯酯(TPP)的加入能使ECTFE/DBS体系从固液相分离转变为液液相分离.当非溶剂与溶剂的质量比比例(TPP∶DBS)为4∶6时,可制得孔径均匀的双连续结构ECTFE微孔膜.此比例下的热力学相图显示,ECTFE/DBS/TPP三组分体系具有较宽的液液相分离区,该体系偏晶点所对应的ECTFE质量分数高达50%.     

萃取剂对UHMWPE微孔膜结构与性能的影响

采用热致相分离(TIPS)法制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微孔膜,研究了分别以正己烷、乙醇和1,2-二氯乙烷作为萃取剂对超高分子量聚乙烯微孔膜结构及其性能的影响.实验表明,当萃取剂依次是正己烷、乙醇和1,2-二氯乙烷时,UHMWPE微孔膜的孔径和孔隙率逐渐减小,但力学性能却逐渐提高.DSC法和WAXD法计算的微孔...     

高耐热交联聚乙烯微孔膜的制备及性能研究

以HDPE为原料,利用化学交联方法和热致相分离原理制备交联聚乙烯(XLPE)微孔膜.研究了稀释剂含量对XLPE材料流变性能、熔融结晶性能和成孔性能的影响,同时考察了XLPE微孔膜的耐热性.结果表明,稀释剂的含量越高,可控XLPE的加工性越好,安全加工窗口越宽.XLPE膜片的凝胶含量、熔点、结晶度等性能参数均随稀释剂加入量的增加而降低.XLPE微孔膜破膜温度比现有湿法UHMWPE膜片的破膜温度提高了30℃,耐热性优异,在拓宽锂离子电池隔膜安全窗口、提高锂离子电池安全性上有潜在应用价值.     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜——（1I）动力学因素对微孔膜结构的影响

选择低密度聚乙烯（LDPE）为主体材料，二苯醚（DPE）为稀释剂，研究了淬冷温度、粗化时间等影响液滴生长的动力学因素对热诱导相分离法（TIPS）制备LDPE／DPE微孔膜结构的影响。结果表明，在相同粗化时间的条件下，随着LDPE／DPE体系冷却温度的逐渐升高，孔径逐渐变大。对于质量百分数为20％LDPE／DPE体系，在结晶温度以下（0℃、30℃、60℃）粗化时。温度对微孔膜的孔径影响较小。而在90℃的恒温条件粗化时，体系始终处在液一注相分离区域，最终得到微孔膜的孔径接近5μm。在结晶温度以下（60℃）进行恒温粗化，粗化时间对微孔膜的孔径影响不大；而在结晶温度以上（90℃）进行恒温粗化时，则是随着粗化时间的延长，微孔膜的孔径逐渐变大。     

热致相分离制膜条件对聚丙烯平板微孔膜结构的影响

以热致相分离法制备了聚丙烯平板微孔膜.研究了铸膜液中聚丙烯浓度、熔体指数、稀释剂和成核剂种类及含量、凝固浴温度等制膜因素及条件对膜结构的影响.采用扫描电子显微镜观测制备膜的断面及表面结构,并基于热力学和结晶动力学理论对聚丙烯成膜过程机理进行探讨,结果表明:制膜条件对聚丙烯平板微孔膜的结构影响明显.     

热致相分离法制备的聚苯醚微孔膜及其形态

选择聚苯醚作为锂离子电池用耐高温隔离膜制备膜材料,以环己醇为溶剂,采用热致相分离法(TIPS)制备聚苯醚微孔膜。绘制了聚苯醚/环己醇体系的热力学相图,并研究了聚合物含量、冷却速度、结晶粗化时间等对最终微孔膜形态的影响。聚苯醚/环己醇体系冷却时存在液-液相分离区域,偏晶点约为57.5%。微孔大小随着聚合物含量与冷却速率的增大而变小。对聚苯硫醚进行了充分的晶体粗化,将产生大量大颗粒球晶,蜂窝状微孔减少。研究表明,选择合适的成膜条件及配方,可以制备具有蜂窝状微孔且孔径均匀、孔径范围为0.1μm～1μm的聚苯醚微孔膜,可适用于锂离子电池隔离膜。     

SiO2对聚氨酯杂化膜微孔结构及性能的影响

用热致相分离法制备了PU/SiO2杂化膜,研究了不同SiO2及其用量对PU/SiO2/溶剂体系微孔膜微孔结构的影响,并测试了膜的水通量.结果表明:具有不同结构的SiO2能够提高溶剂二氧六环的结晶温度,即冷却速率加快,使微孔膜的微孔尺寸细化,同时使微量水的结晶温度也有所不同,水的冻结温度与孔尺寸的大小直接相关.在冷却速率较快的体系中,形成的微孔尺寸较小,因此其水的冻结温度较低;而冷却速率较慢,形成的微孔尺寸较大,因此其水的冻结温度较高.SiO2的结构将影响与PU之间界面成孔的形态不同,SiO2的粒径越小,其与PU膜接触面积加大,增加了膜孔的连通性,使PU膜的水通量增大.     

超高相对分子质量聚乙烯中空纤维膜的制备与性能研究

以白油为稀释剂,利用热致相分离法制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)中空纤维膜。研究了UHMWPE纺丝溶液浓度及制得中空纤维膜的冷拉伸倍数对中空纤维膜结构性能的影响。研究结果表明:随着纺丝溶液浓度的提高,UHMWPE的动态结晶温度与浊点变高,制得UHMWPE中空纤维的孔隙率和水通量下降,对牛血清蛋白的截流率变大,纤维力学性能也得到提升;拉伸后中空纤维膜中微纤网络沿拉伸方向取向,高浓度纤维膜的孔隙率变小,而低浓度纤维膜的孔隙率则变大,纤维膜的力学性能变大。     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜

对聚偏氟乙烯(PVDF)/碳酸二苯酯(DPC)体系,采用热致相分离(TIPS)法制备了PVDF微孔膜.通过稀释剂的溶度参数对体系的相容性进行分析,热力学相图和不同PVDF质量浓度下制备的微孔膜断面照片均证明该体系具有较宽的液-液相分离区.PVDF/DPC体系偏晶点对应的PVDF浓度约为质量分数56%,低于此浓度体系降温后先发生液-液相分离,随着PVDF浓度的增大,微孔膜断面结构由双连续结构转变为蜂窝状结构,且膜孔孔径减小,高于此浓度体系降温后只发生固-液相分离,微孔膜断面呈块状紧密堆积结构.较快的冷却速率有利于低PVDF浓度时较小孔径膜和高PVDF浓度时较小球粒尺寸膜的生成.     

热诱导相分离法制备聚合物微孔膜研究进展

热诱导相分离法(TIPS)是一种简单而有效的制备聚合物微孔膜的方法。文中介绍了TIPS法制备微孔膜的步骤、特点，从热力学平衡相图和动力学相分离两方面阐明了制膜原理；综述了由TIPS法制备聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯膜及亲水膜的最新研究进展，并对今后的研究方向提出了建议。     

热致相分离法制备高聚物微孔结构材料的研究进展

热致相分离法是一种制备微孔结构材料的新方法,采用该方法可以将常温下缺少合适溶剂的高聚物制成多孔材料。为促进该方法广泛而深入的应用,文中归纳了可采用热致相分离法制备微孔膜或细胞支架的结晶性和无定型高聚物,及其所对应的稀释剂体系。综述了稀释剂种类、工艺参数(高聚物浓度、冷却条件)和添加剂等因素对热力学相图、相分离机理、微孔结构及材料性能的影响。     

用TIPS法成型超高分子量聚乙烯微孔材料的机理分析

超高分子量聚乙烯（UHMW－PE）微孔材料是以UHMW－PE为聚合物基体的新型功能性材料，根据其特点，热致相分离（TIPS）方法被用于UHMW－PE微孔材料的成型，文中简要分析了TIPS方法的热力学机理，借助UHMW－PE／溶剂二元体系相图综述了相分离过程，溶剂体系和冷却速率等对制品微观结构的影响。     

热致相分离法制备聚合物微孔膜的研究进展

分别从S-L相分离和L-L相分离两方面简述了热致相分离法制备聚合物微孔膜的成膜过程.从聚合物分子量、聚合物浓度、稀释剂与聚合物的相互作用、稀释剂的流动性及结晶、冷却速度及冷却方式、萃取剂的种类及萃取剂的抽提方式、成核剂几方面总结TIPS法制膜的研究进展,并从膜材料、膜结构以及制膜方法三方面阐述热致相分离法制膜的发展趋势.