r>[0056] 圖1為雙組分微納層共擠出系統、烙融拉伸法與碳酸巧模板法相結合制備多孔薄 膜的原理圖。實施例3中的過程是圖中的第二個流程,即:切割-疊加-重復切割疊加-烙融拉 伸-鹽酸刻蝕。
[0057] 鹽酸刻蝕前后,薄膜表面的掃描電鏡照片如圖6所示。(a)、(c)為鹽酸刻蝕前的薄 膜表面,由圖可見表面有很多突起的碳酸巧粒子,粒徑約為0.1-0.5 μπι;除此之外薄膜表面 還有很多長形小孔,運是由于在烙融拉伸情況下,碳酸巧作為材料中的成核劑,碳酸巧與聚 合物之間因界面作用,拉伸易成孔,從而在薄膜中形成很多狹長的孔桐結構。刻蝕后的多孔 膜表面如(b)、(d)所示,相較于刻蝕前,原本出現突起的地方被孔桐所取代,表面出現大量 均勻的孔結構。運進一步說明鹽酸浸泡能夠刻蝕掉薄膜的制孔模板-碳酸巧顆粒,從而制備 出孔徑及孔結構可控的薄膜。
[0058] 鹽酸刻蝕后,薄膜斷面的掃描電子顯微鏡照片如圖7所示。由圖中可W看出,薄膜 斷面出現明顯的多孔結構,孔中基本觀察不到殘留的碳酸巧顆粒,與圖4形成明顯對比,分 析原因如下:烙融拉伸使得聚合物基體與碳酸巧粒子分離,有利于碳酸巧的刻蝕;同時,碳 酸巧的存在使得烙融拉伸效果更明顯,亞微米級的無機顆粒因異相成核原理,在薄膜中充 當成核劑的作用,有機無機界面經拉伸后更易成孔,從而增強了烙融拉伸的成孔效果。拉伸 形成的微孔使得鹽酸溶液更容易滲入薄膜內部,完成對內部碳酸巧的刻蝕,因此刻蝕后孔 中基本觀察不到殘留的碳酸巧顆粒,孔桐結構相對于未烙融拉伸的薄膜更為豐富。
[0059] 對鹽酸刻蝕前后的薄膜的熱分解情況進行測試,熱失重曲線如圖8所示,虛線為刻 蝕后的聚乙締/聚丙締(碳酸巧)多層薄膜的熱失重情況,實線為刻蝕前的熱失重情況。從圖 中可W看出,兩條曲線的共同之處在于都在開始的一段溫度范圍內呈現出第一個平臺,隨 后300-430°C處出現了明顯的下降,分別代表聚乙締/聚丙締的分解。第二個平臺出現在 430-650°C,此時的縱坐標數值代表材料中碳酸巧的含量,從圖中可見,刻蝕后的材料平臺 非常低,幾乎與之后的平臺融為一體,運與圖5形成明顯對比,說明碳酸巧含量非常低,證明 了通過鹽酸浸泡可W刻蝕薄膜中的碳酸巧顆粒。隨后650-745°C處出現了明顯的下降,代表 碳酸巧的分解。第Ξ個平臺出現在745-1000°C,此時的縱坐標數值代表材料中氧化巧的含 量,從圖中可見,刻蝕后的材料平臺數值極低,說明氧化巧含量極低,進一步佐證了通過鹽 酸刻蝕與烙融拉伸法結合,可W更為有效的刻蝕掉薄膜中的碳酸巧顆粒。
[0060] 對鹽酸刻蝕前后的薄膜的成分進行測試,紅外圖譜如圖9所示,實線為刻蝕前的聚 乙締/聚丙締(碳酸巧)多層薄膜的紅外圖譜,虛線為刻蝕后薄膜的紅外圖譜。從圖中可W看 出,兩條曲線的不之處在于,刻蝕前相對于刻蝕后,在713,877及1300-1500 cnfi處多了Ξ個 特征峰。運些特征峰都是由碳酸巧貢獻的,刻蝕后特征峰消失,說明碳酸巧已經被鹽酸刻蝕 了。
[0061] 實施例4: W亞微米級碳酸巧(0.1 μπι)為模板,結合微納層共擠出技術、烙融拉伸 法及酸刻蝕法制備孔結構及膜層數可控的多孔乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締樹脂薄膜。
[0062] 所用原料的配比如下: 乙締-醋酸乙締醋共聚物(醋酸乙締醋12 wt. %) 90份,W質量數計 聚丙締樹脂 110份,W質量數計 碳酸巧顆粒(0.1 μπΟ 140份,W質量數計 分散劑-鐵酸醋偶聯劑(TMC-101) 5份,W質量數計 具體步驟如下: (1)乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締樹脂(碳酸巧)母料的制備 (1.1) 將5份鐵酸醋偶聯劑溶在乙醇溶液中,備用; (1.2) 將140份碳酸巧顆粒(0.1 μπι)放入高速攬拌機,升溫至75°C,W30-100rpm的轉速 攬拌20 min;放入烘箱恒溫90°C干燥24 h; (1.3) 將如步驟(1.2)所述的干燥后的碳酸巧顆粒放入高速攬拌機,升溫至75°C,將如 步驟(1.1)所述的鐵酸醋偶聯劑溶液逐滴滴入攬拌機,W30-100rpm的轉速攬拌20 min,然 后W300-600巧m的轉速攬拌20 min; (1.4) 將如步驟(1.3)制得的碳酸巧顆粒分為質量比為9:11的兩份,分別加入90份乙 締-醋酸乙締醋共聚物和110份聚丙締樹脂,分別升溫至60°C,W30-100rpm的轉速攬拌20 min后,W300-600巧m的轉速攬拌20 min; (1.5) 將步驟(1.4)制備的乙締-醋酸乙締醋共聚物(碳酸巧)及聚丙締(碳酸巧)混合料 分別放入造粒機造粒,乙締-醋酸乙締醋共聚物(碳酸巧)進料口溫度為90°C,出料口溫度為 150°C,重復此步驟3遍;聚丙締(碳酸巧)進料口溫度為120°C,出料口溫度為200°C,重復此 步驟4遍; (2) 用微層共擠出方法制備乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締(碳酸巧)交替多層復合薄 膜 交替層狀結構的薄膜的制備采用實驗室自行制造的微納疊層共擠出成型設備。兩臺擠 出機A、B分別加入如步驟(1)制備的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締樹脂(碳酸巧)母料,對 于乙締-醋酸乙締醋共聚物母料,調節轉速為15轉,四段進料口溫度依次為90°C、110°C、120 °(3和150°C;對于聚丙締母料,調節轉速為20轉,四段進料口溫度依次為150°C、180°C、200°C 和210°C。層倍增模具段溫度為210°C,機頭溫度為200°C; 制備出乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締(碳酸巧)薄膜交替疊加的512層薄膜,厚度均 勻可控,總厚度為45 pm。膜的完整性很高,表面平整無劃痕; (3) 烙融拉伸法處理如步驟(2)制備的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締交替多層薄膜 (3.1) 在如步驟(2)所述的,由薄膜模具擠出的薄膜未冷卻前,對其沿擠出方向進行拉 伸,伸長率為220%。室溫冷卻后裁剪為面積150 cm2的樣條,備用; (3.2) 將步驟(3.1)制備的樣條放入烘箱恒溫30°C干燥20 h; (3.3) 將步驟(3.2)干燥后的樣條用拉力機恒溫25°C拉伸,拉伸強度為55 N,拉伸速度 為45 cm/h。當伸長率為原樣條長度的5倍時,停止拉伸,取下樣條; (4) 鹽酸刻蝕法去除乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締(碳酸巧)交替多層復合薄膜中的 模板-碳酸巧顆粒 (4.1) 配置質量分數為20%的酸溶液1000 mL; (4.2) 稱取30 g如步驟(3)制備的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締(碳酸巧)交替多層 復合薄膜浸入如步驟(4.1)所述的鹽酸溶液中; (4.3) 放入超聲池超聲10〇}1,恒溫25°(3; (4.4) 更換如步驟(4.1)所述的酸溶液,再次放入超聲池超聲處理100 h,恒溫25°C; (4.5) 將刻蝕后的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締薄膜先后浸泡于去離子水和乙醇 溶液中,各超聲處理5 h; (4.6) 將如步驟(4.5)所述的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締薄膜取出,置于恒溫烘箱 中55°C下干燥60 h。
[0063] 圖1為雙組分微納層共擠出系統、烙融拉伸法與碳酸巧模板法相結合制備多孔薄 膜的原理圖。實施例(4)中的過程是圖中的第二個流程,即:切割-疊加-重復切割疊加-烙融 拉伸-鹽酸刻蝕。
[0064] 如實施例(4)制備出的乙締-醋酸乙締醋共聚物/聚丙締多孔薄膜的微觀形貌表 征,電導率性能及吸液率等性能的測試與實施例(1)中方法相同。結果表明,制備出的材料 的性能與實施例(3)相似,具有豐富的開孔結構,電導率高于商業用裡電隔膜,且具有良好 的吸液保液性能。
[0065] 實施例5: W亞微米級碳酸巧(0.4 μπι)為模板,結合微納層共擠出技術、烙融拉伸 法及酸刻蝕法制備孔結構及膜層數可控的多孔乙締-丙締共聚物/聚丙締樹脂薄膜。
[0066] 所用原料的配比如下: 乙締-丙締共聚物 90份,W質量數計 聚丙締樹脂 90份,W質量數計 碳酸巧顆粒(0.4 μηι) 140份,W質量數計 分散劑-鐵酸醋偶聯劑(TMC-101) 5份,W質量數計 具體步驟如下: (1) 乙締-丙締共聚物/聚丙締樹脂(碳酸巧)母料的制備 (1.1) 將5份鐵酸醋偶聯劑溶在乙醇溶液中,備用; (1.2) 將140份碳酸巧顆粒(0.4 μπι)放入高速攬拌機,升溫至75°C,W30-1(K)巧m的轉速 攬拌20 min;放入烘箱恒溫100°C干燥24 h; (1.3) 將如步驟(1.2)所述的干燥后的碳酸巧顆粒放入高速攬拌機,升溫至75°C,將如 步驟(1.1)所述的鐵酸醋偶聯劑溶液逐滴滴入攬拌機,W30-100rpm的轉速攬拌20 min,然 后W300-600巧m的轉速攬拌20 min; (1.4) 將如步驟(1.3)制得的碳酸巧顆粒分為質量相等的兩份,分別加入90份乙締-丙 締共聚物和90份聚丙締樹脂,分別升溫至60°C,W30-100巧m的轉速攬拌20 min后,W300-600巧m的轉速攬拌20 min; (1.5) 將步驟(1.4)制備的乙締-丙締共聚物(碳酸巧)及聚丙締(碳酸巧)混合料分別放 入造粒機造粒,乙締-丙締共聚物(碳酸巧)進料口溫度為90°C,出料口溫度為130°C,重復此 步驟3遍;聚丙締(碳酸巧)進料口溫度為120°C,出料口溫度為200°C,重復此步驟3遍; (2) 用微層共擠出方法制備乙締-丙締共聚物/聚丙締(碳酸巧)交替多層復合薄膜 交替層狀結構的薄膜的制備采用實驗室自行制造的微納疊層共擠出成型設備。兩臺擠 出機A、B分別加入如步驟(1)制備的乙締-丙締共聚物/聚丙締樹脂(碳酸巧)母料,對于乙 締-丙締共聚物母料,四段進料口溫度依次為90°C、100°C、110°C和120°C;對于聚丙締母料, 四段進料口溫度依次為140°C、160°C、180°C和200°C。層倍增模具段溫度為200°C,機頭溫度 為 190。。 制備出乙締-丙締共聚物/聚丙締(碳酸巧)薄膜交替疊加的256層薄膜,厚度均勻可控, 總厚度為45 pm。膜的完整性很高,表面平整無劃痕; (3) 烙融拉伸法處理如步驟(2)制備的乙締-丙締共聚物/聚丙締交替多層薄膜 (3.1) 在如步驟(2)所述的,由薄膜模具擠出的薄膜未冷卻前,對其沿擠出方向進行拉 伸,伸長率為250%。室溫冷卻后裁剪為面積150 cm2的樣條,備用; (3.2) 將步驟(3.1)制備的樣條放入烘箱恒溫30°C干燥20 h;