UHMWPE初生态微观结构及不同成型条件下制品力学性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)极高的分子量及线性分子链特性使其具备很多的优异性能,在军工、医药卫生等领域的应用越来越广泛的同时,对UHMWPE树脂的性能不断提出更高的要求。故利用高分辨扫描电镜(SEM)、高温凝胶色谱-红外联用(GPC-IR)、拉曼光谱(Raman)及差式扫描量热仪(DSC)对树脂初生态粒子的结晶结构、分子特性及热力学性能进行了研究,并通过控制模压过程中的冷却速率来研究UHMWPE样品的结晶行为,进而分析UHMWPE微观特性与宏观性能之间的关系。研究发现由次级颗粒和微纤组成的UHMWPE初生态粒子中具有大量的片晶和伸直链,分子链排列规整,结晶度高;但在熔融再结晶加工成制品的过程中,分子链的规整性遭到破坏,与初生态粒子相比,结晶度下降、缠结密度变大。另外,不同降温速率的样品中淬冷样品的分子链缠结密度最低,而低缠结、小的晶粒能够提升制品的耐冲击性能及断裂时的真应力。     

均匀设计优化湿法制备PE-UHMW锂离子电池隔膜

以黏均分子量为120万的超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)树脂为原材料,液体石蜡为稀释剂,采取湿法[热致相分离法(TIPS)]制备PE-UHMW锂离子电池隔膜。该方法以液体石蜡为溶剂,在挤出机双螺杆剪切和热的作用下,将PE-UHMW溶解,再通过挤出机挤出成型、冷却后进行固液相分离,然后将液体石蜡萃取出来制得膜,依靠液体石蜡在晶体间或晶体中萃取后形成孔隙。使用均匀设计试验对PE-UHMW锂离子电池隔膜的加工工艺进行了优化,采用DPS软件对均匀设计试验结果进行了回归分析。结果表明,当口模温度为225℃、螺杆转速为36 r/min、溶液浓度为24%、冷却温度为55℃时,PE-UHMW锂离子电池隔膜的透气率为820 s/(100 m L),拉伸强度为173 MPa,穿刺强度为5.05 N(隔膜厚度为20μm),与实验最优值相比,分别提高了53%,21%和11%;热收缩率为1.2%,与实验最优值相比下降了57%。