IMD 熱薄膜拉伸對(duì)熱成型工藝的拉伸影響

肖露云

（懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 懷化 418000）

1 雙向拉伸試驗(yàn)

1.1 裝置

文章介紹了用于雙向拉伸試驗(yàn)的復(fù)合纖維與金屬材料的雙向拉伸試驗(yàn)。雙軸拉伸試驗(yàn)是對(duì)軸向拉伸裝置進(jìn)行水平或垂直傳動(dòng)的雙軸拉伸試驗(yàn)，并對(duì)水平力和垂直力進(jìn)行控制，完全縮短張力。然而，在實(shí)際拉伸過程中，垂直力和水平力不能自由控制，不能再現(xiàn)實(shí)際工況。雙軸拉伸試驗(yàn)方法將試樣在水平面上延伸至2 個(gè)坐標(biāo)軸，通過加工測(cè)量中心區(qū)域的應(yīng)力模擬實(shí)際加工條件[1]。

1.2 過程

根據(jù)實(shí)際情況制造溫度范圍，軸拉伸試驗(yàn)在溫度25℃、80℃、120℃、150℃、180℃，拉伸強(qiáng)度50mm/min下進(jìn)行，軸拉伸試驗(yàn)分為破壞點(diǎn)和破壞前極限點(diǎn)。焊接板設(shè)置在加熱箱內(nèi)，通過連接太陽(yáng)能測(cè)試儀固定端的下連桿進(jìn)行焊接，壓頭通過上連桿連接到測(cè)試儀的連桿上，可移動(dòng)的樣品接觸后停止。烤箱在一定溫度下加熱10min，加熱結(jié)束后讀取器并進(jìn)行測(cè)量?jī)x操作，加載以及定位移動(dòng)按鈕點(diǎn)擊,以一定速度移動(dòng)橫桿。采集數(shù)據(jù)，并在電路圖上顯示。測(cè)量軟件過程中，實(shí)時(shí)負(fù)載的突然增加會(huì)損壞膠片樣品，此時(shí)需停止測(cè)試，并將加熱箱溫度降低到60℃左右，再將光束移動(dòng)到相應(yīng)距離，并將其清除。最后取出薄膜樣品，放入樣品袋中進(jìn)一步分析，保存數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果分析

顯示測(cè)試后的三種樣品如圖1 所示。圖中顯示樣品表面顏色較淺，但沒有白色區(qū)域。隨著壓力的增加，薄膜形貌變得模糊，樣品的形狀、高度和表面質(zhì)量在150℃時(shí)達(dá)到最大值時(shí)且相對(duì)較好。

拉伸后得到位移載荷圖像，溫度各不相同，以50mm/min的速度記錄擴(kuò)散速度的載荷位移數(shù)據(jù)匯總[2]。

結(jié)果表明，PET 薄膜的應(yīng)力隨溫度的升高而降低。當(dāng)溫度為25℃～180℃時(shí)，拉伸試驗(yàn)初始階段的相對(duì)應(yīng)力幾乎呈線性增加。在此階段之后，停止試驗(yàn)，直到位移率降低。

3 拉伸工藝條件與聚氟乙烯薄膜之間性能影響的試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)過程

3.1.1 原料

PVF 樹脂：鈦白粉（TIO），r-丁二醇。

3.1.2 設(shè)備

2 臺(tái)機(jī)器雙螺桿擠出機(jī)，三種PVF 薄膜制造技術(shù)。PVF薄膜加工工藝分為擠出、澆鑄、拉長(zhǎng)（垂直/水平）和定型工藝。①材料制備,將PVF 樹脂粉溶劑按一定比例混合，得到正式物質(zhì)；②擠壓鑄造；③儲(chǔ)能然后，為了調(diào)節(jié)垂直膨脹寬度，引入兩排封閉條帶來調(diào)節(jié)水平膨脹。

在熱硬化條件下，溶劑揮發(fā)可以得到雙向PVF 膜。

3.2 測(cè)試和表征

3.2.1 DSC 測(cè)試

使用掃描量熱法測(cè)定了PVF 樹脂的熔融溫度范圍大約為50℃～220℃，升溫速率與降溫速率均為10℃/min。

3.2.2 結(jié)晶性i貝0 試

用X′PERT 分光光度計(jì)測(cè)定了PVF 樹脂的結(jié)晶度。管電壓和電流分別為40kV 和40mA，輻射源為2p=10 和cukd（0.154nm）。

3.2.3 力學(xué)性能的測(cè)試

使用材料分析儀測(cè)定了薄膜的力學(xué)性能。調(diào)節(jié)室長(zhǎng)度為50mm，密封速度為50min，試驗(yàn)溫度、相對(duì)濕度為220℃（50±5%）。

圖1 具有一定高度和雙向拉伸的樣品

3.2.4 熱收縮率

薄膜熱收縮率標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D1204，試驗(yàn)溫度為150℃，試驗(yàn)時(shí)間約為30min。

3.2.5 水蒸氣透過率

膜透濕的試驗(yàn)溫度38℃，相對(duì)濕度是90%。

4 結(jié)果與討論

4.1 拉伸溫度對(duì)薄膜性能的影響

鑄板從左至右垂直進(jìn)入拉絲機(jī)和橫鋸齒機(jī)。當(dāng)分子間隔可以移動(dòng)時(shí)，薄膜必須在一定溫度下被拉下，PVF 樹脂的最大測(cè)定速度應(yīng)避開溫度范圍。PVF 樹脂的DSC 曲線表明，結(jié)晶棒為168.47℃時(shí)，薄膜的拉伸溫度較低[3]。

應(yīng)小心設(shè)置溫度。在較低溫度下進(jìn)行縱向拉伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)力增加，使其不均勻，膜增厚，膜上皺紋變薄，膜變厚，狹窄區(qū)域膜變薄，頸部變窄，低分子水平PVF 活性降低；隨著PVF 結(jié)晶度的增加，取向聚合物的張力有時(shí)會(huì)超過薄膜的強(qiáng)度。薄膜開裂或纖維化的結(jié)果表明，溫度過高，分子段的活性變強(qiáng)，黏度變大，無(wú)法形成取向，當(dāng)PVF 樹脂處理過程中加入一定量的電位劑時(shí)，縱向延伸的過熱會(huì)導(dǎo)致膜內(nèi)電位溶劑的過度蒸發(fā)，影響膜的橫向拉伸效果，設(shè)置溫度在150℃～165℃，水平拉拔溫度設(shè)置在160℃～170℃[4-5]。

4.2 拉伸倍率選擇對(duì)薄膜性能的影響

4.2.1 縱向拉伸倍率對(duì)薄膜結(jié)晶性能的影響

PVF 是具有平面鋸齒結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶聚合物。PVF 的結(jié)晶度為20%～60%，這取決于聚合方法、加熱條件和加工工藝，認(rèn)為結(jié)晶缺陷是導(dǎo)致結(jié)晶度變化的主要原因。當(dāng)分析PVF膜的衍射圖案時(shí)，在衍射角100 處存在大的峰值打開。強(qiáng)衍射峰（100）/（010）2p=20.8 次和4.27 次。10 晶圓間距，2m 薄層，2p=27.4。在29 ∶40，有一個(gè)尖銳的衍射峰，即拉伸產(chǎn)生的結(jié)晶峰，550 和650 附近還有許多弱衍射峰。除了2p=20.8 和27.4 附近的衍射峰，PVF 具有垂直順序。通過比較不同拉伸比的PVF 薄膜的XRD 光譜發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拉伸比為1.5 ～2.0 時(shí)，在2p=20.8 和27.4 附近的衍射峰的銳度增加。薄膜的結(jié)晶度和取向度隨縱向拉伸比的增大而增大。

4.2.2 縱拉倍率對(duì)薄膜力學(xué)性能的影響

縱向拉伸倍率對(duì)薄膜性能的影響如表1 所示，當(dāng)縱向和橫向阻力比增大時(shí)，膜的縱向（MD）抗拉強(qiáng)度不會(huì)改變，橫向阻力比不斷增加，斷裂時(shí)比值在逐漸減小。PVF 作為一種半晶態(tài)聚合物，其拉伸強(qiáng)度隨密度和分子間作用力的增大而增大，垂直拉伸比越大，越容易確定分子相和方向，不能保持薄膜的尺寸穩(wěn)定性[6]。

4.2.3 縱拉倍率對(duì)薄膜阻隔性的影響

從表1 可以看出，隨著垂直張力的增加，水汽的滲透性降低。氣體傳輸與膜的拉伸取向和結(jié)晶度密切相關(guān)。氣體分子很難滲透和擴(kuò)散到聚合物中。行比越高，膜的選擇就越困難。在1.5 ～2.2 內(nèi)，PVF 膜的透濕量由21.98g/m2下降到16.3g/m2，下降了28.5%。

表1 縱向拉伸倍率對(duì)薄膜性能的影響

5 結(jié)論

1）根據(jù)PVF 樹脂的加工特點(diǎn)，在低于樹脂熔點(diǎn)的溫度下加入潛伏性溶劑，用良好的溶劑對(duì)PVF 薄膜進(jìn)行處理。

2）如果水平張力比是固定的，則可以調(diào)整垂直張力比以在預(yù)定范圍內(nèi)調(diào)整膜的測(cè)定和機(jī)械性能。

3）PVF 膜作為一種保護(hù)膜，可以在一定程度上調(diào)整生產(chǎn)工藝，提高擋板質(zhì)量。