单向拉伸制备HDPE微孔膜的工艺及结构与性能研究

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1、学号：12101116常州大学硕士学位论文单向拉伸制备HDPE微孔膜的工艺及结构与性能研究研究生沈鹏指导教师俞强学科、专业名称高分子化学与物理研究方向聚合物功能薄膜2015年5月PreparationofHDPEmicroporousmembraneswithuniaxial-stretchingandthestudyonrelationsbetweenstructureandpropertiesADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByShenPeng（PolymerChemistryandPhysics）DissertationSu

2、pervisor：Prof.YuQiangMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

3、，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月中文摘要高密度聚乙烯（HDPE）是常用于制备锂离子电池隔膜的材料之一。通过单向拉伸工艺制备HDPE微孔膜相对于热致相分离工艺具有更大优势。制备具有完善取向片晶结构的硬弹性流延基膜是单向拉伸工艺的关键步骤，决定了基膜的拉伸成孔性以及所形成微孔膜的结构与性能，而流延基膜的取向片晶结构及硬弹性能与树脂

4、结构和流延工艺条件密切相关。本论文一方面研究了HDPE树脂结构和流延工艺对HDPE流延基膜取向片晶结构和拉伸成孔性的影响，另一方面研究了单向拉伸工艺对HDPE微孔膜结构和性能的影响。研究发现，熔体流动速率为0.35g/10min左右的HDPE树脂以其熔融后特定的流动行为能够形成具有较好取向片晶结构的流延基膜，具备了拉伸成孔性。在熔体流动速率接近的情况下，松弛时间较长的树脂熔融后在应力场下冷却结晶时更容易形成取向晶核，晶区取向程度较高；而支化程度较高的树脂不利于结晶，结晶度和晶片厚度较低；5202B牌号的HDPE树脂制备的流延基膜具有较高的结晶度和片晶厚度，且晶区取向程度适中，单向拉伸

5、后制备的微孔膜具有较高的孔隙率和透气性。增加熔体牵伸比则可以明显增加晶区取向程度，使基膜获得更好的拉伸成孔性；提高流延辊温度可以增加HDPE流延基膜的结晶度和片晶厚度，使基膜的取向片晶结构更加完善；对熔体施加适当的空气冷却可以促进形成稳定取向晶核，进一步完善取向片晶结构。提高HDPE基膜的热处理温度和延长热处理时间，可以进一步完善基膜的取向片晶结构。单向拉伸流延基膜时，提高冷拉倍率可以提高片晶分离程度，但冷拉倍率过高会导致片晶弯曲崩溃，破坏微孔结构；随冷拉速率增加，取向片晶分离更彻底，导致微孔膜中微孔数目增多且分布更均匀；低速热拉伸可以使形成的微孔结构进一步扩大，有利于形成具有较高孔

6、隙率和透气率的微孔膜。以适当冷拉速率和冷拉倍率一步拉伸制备的微孔膜其孔隙率和透气性可以达到传统的冷拉、热拉二步拉伸制备的微孔膜的效果。关键词：聚乙烯微孔膜；单向拉伸工艺；片晶取向结构；拉伸成孔性；树脂结构；工艺条件IABSTRACTHDPEmicroporousmembranescanbeappliedastheseparatormaterialsforlithium-ionbatteries.TheHDPEmicroporousmembranespreparedbystretchingHDPEcastingfilmsuniaxiallyismoreadvantageousthant

7、hatpreparedbythermallyinducedphaseseparation.TheorientedlamellarstructureintheprecursorfilmsaffectedbyHDPEresinstructuresandcastingprocessconditionsplayedaremarkableroleinpreparingHDPEmicroporousmembranes.Inthisthesis,theeffectsof