在国家重大科研仪器设备研制专项(51227801)的资助下,团队成功研制出薄膜双向拉伸在线研究装备。该工作已申请专利ZL201420449291.8,201410387451.5。
图1是该装备的实物照片,由拉伸系统、热风循环加热系统及控制系统组成。该装备在厚度方向尺寸小,可以与团队研制的立式小角、广角X射线散射装置联用,原位跟踪薄膜拉伸后的结构演化,如取向度、长周期和结晶度等。将该结构信息与拉伸外场参数进行耦合,可建立加工-结构的关系,在指导薄膜拉伸加工、开发高性能薄膜产品过程中具有不可替代的作用。
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图1薄膜双向拉伸在线研究装备装备实物照片。
在科学研究领域,该装备可模拟高分子薄膜加工的所有工艺参数,如拉伸模式、拉伸速度、拉伸比和拉伸温度等,是研究薄膜拉伸加工中科学问题的有效工具。基于此装备,我们研究了拉伸方式对薄膜晶体取向、结晶度及熔点的影响,该结果已发表(Chin. J. Polym. Sci. 2015, 33, 754-762)。
同时,该装备为解决薄膜加工的工业挑战提供了便利条件。基于此装备,安徽国风塑业股份有限公司与团队合作开发高柔软性双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP),合作经费20万元。
在双向拉伸聚酯薄膜领域,团队与安徽国风塑业股份有限公司合作申请安徽省科技攻关计划:“高性能超薄电子信息用双向拉伸聚酯薄膜关键技术研究及产业化”,研究经费80万元。
在新能源领域,双向拉伸β聚丙烯制备微孔膜具有两个方向力学性能均衡、生产过程无污染的优点,但隔膜产品透气性不好。目前,新乡市中科科技有限公司与团队合作(合作经费50万元),基于此装备探讨高品质隔膜产品生产工艺。
实验过程中,铸片、BOPP薄膜及双向拉伸β-PP锂电池隔膜实物照片如图2所示。
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图2(a)流延铸片装夹完成之后的照片;(b)双向拉伸法制备的高柔软性BOPP照片;(c)双向拉伸法制备的锂电池隔膜的照片。