热拉伸过程中干法微孔聚乙烯膜的结构演化机制：基于αII松弛与再结晶的视角

本文通过原位同步辐射X射线技术（in-situ SAXS/WAXD）揭示了高密度聚乙烯（HDPE）隔膜在热拉伸过程中的结构演化规律，阐明了αII松弛（αII-relaxation）和再结晶（recrystallization）对纤维桥（fibrillar bridges）及微孔（micropores）形成的协同调控机制，为干法隔膜（dry-process separator）的工业制备提供了关键理论支撑。

　　

Highlight

热拉伸过程中干法微孔聚乙烯膜的结构演化机制：基于αII松弛与再结晶的视角

材料与HDPE退火膜制备

本研究采用扬子石化提供的HDPE（5200b），其熔融指数为0.21 g/10 min（190°C，2.16 kg载荷）。通过单螺杆挤出机制备铸膜，模头温度设为210°C，熔体拉伸比153.8，并采用气刀辅助成型。

退火膜分析

图1(a)显示退火膜的熔融与结晶曲线。所有样品均在125°C退火，测得结晶起始温度T_c-onset≈123°C、结晶峰温T_c≈120°C、熔点≈133°C及熔融起始温度≈100°C。高熔点源于退火过程中片晶（lamellae）的增厚现象。

讨论

林等学者将热拉伸中片晶簇向纤维桥的转变归因于熔融-再结晶行为（melt-recrystallization），而谢团队通过温度调制DSC分析认为二次结晶（secondary crystallization）是主因。本研究结合图7数据提出：当温度低于αII松弛温度（T_αII）时，分子链运动受限导致纤维桥形成受阻；高于T_c-onset时，片晶中抽出的分子链难以再结晶，同样抑制微孔扩张。

结论

通过原位X射线技术证实：热拉伸过程本质受αII松弛与再结晶双重调控。仅在T_αII至T_c-onset区间拉伸时，分子链定向运动与即时结晶协同作用，才能形成理想微孔结构。该发现为干法隔膜工艺参数优化提供了明确的理论边界。

作者贡献声明

钟甘吉：审阅与监督；雷军：审阅/监督/数据分析；李忠明：项目管理；周俊林：实验设计/论文撰写；周建伟：数据分析；邓璐峰：验证；黄继增：可视化。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金（U21A2090等）及四川省科技厅（2024NSFTD0003）资助，同步感谢上海光源BL16B1和10U1线站的技术支持。