高分子多孔膜的加工过程
目前使用最广泛的制备隔膜的两种工艺是干法工艺和湿法工艺,
两种工艺都需要采用挤出机,并且在一个或两个的方向进行拉伸。拉
伸目的是要引入和增加孔隙率并改善拉伸强度,两者都采用低成本
的聚烯烃作为原料,因此隔膜成本大部分有加工方法决定。
干法工艺:在干法工艺中,熔融挤出的聚烯烃薄膜直接在熔点
一下进行高温退火处理,以促进晶体生长和
/或增加晶体的尺寸和数
量。规则排列的晶体具有平行排列的片晶,方向垂直于挤出方向。薄
膜通常现在较低温度下进行单轴拉伸,随后在较高温度下进行拉伸。
通过使用轧辊,可获得沿挤出方向
150%--250%的拉伸,多孔结构
在这一过程中就形成了。随后进行热处理来固定这些微孔并释放薄膜
中的残余应力。采用干法制备的多孔隔膜通常显示出特征的裂缝状的
微孔结构(如图
2(a)所示)。
从图 2(a)中可以很明显看出,纳米尺寸的纤维连接了相邻的
晶区。通常来说,单轴拉伸的薄膜显示出较好的机械性能( >
150Mpa 的拉伸强度),但是沿挤出方向有较高的热缩性;而在横向
上,则显示较低的拉伸强度(<
15Mpa)e 而热缩性则可以忽略。采
用干法不需要使用溶剂,但是这种方法只适用于可以形成半结晶结
构的高分子。
Kim 等对比了退火温度对制备中空纤维膜的影响,发现
提高退火温度可进一步提高结晶度。