高缠结密度调控下等规聚丙烯的结构演化与空化机制：干法拉伸微孔膜性能优化研究

针对传统等规聚丙烯（iPP）干法拉伸制备微孔膜时易出现片晶破碎和孔隙塌陷的问题，研究人员通过引入高分子量聚丙烯（HMPP）共混改性，结合同步辐射二维小角/广角X射线散射（2D-SAXS/WAXD）技术，揭示了HMPP通过提升片晶取向度、增厚片晶层及增加系带分子含量，显著改善孔隙结构的均匀性和力学稳定性，为锂电隔膜干法加工提供理论指导。

　　

论文解读
在锂离子电池隔膜制造领域，干法单向拉伸工艺因其环保性备受青睐，但传统等规聚丙烯（iPP）因片晶结构脆弱和孔隙塌陷问题制约性能提升。当前研究面临的核心矛盾在于：如何通过分子尺度调控实现高强高孔隙率膜材料的可控制备。针对这一挑战，四川大学高分子研究所团队在《Polymer》发表研究，创新性地提出通过引入高分子量聚丙烯（HMPP）调控链缠结密度，系统解析了从熔体拉伸到结晶空化的全过程结构演化机制。

研究采用同步辐射2D-SAXS/WAXD（二维小角/广角X射线散射）为核心表征手段，结合熔体拉伸-退火-二次拉伸的工艺路线，对比分析了纯iPP与HMPP共混体系的结构差异。样本来源于韩国石化公司的iPP颗粒（S801级）和中国Chambroad石化提供的HMPP粉末，通过熔融共混制备前驱体薄膜。

研究结果
Effect of entanglement density on lamellar orientation
2D-SAXS显示，当熔体拉伸比达125时，HMPP共混体系呈现更显著的赤道方向散射信号，表明其诱导形成垂直于拉伸方向的高度取向片晶簇。定量分析证实，20wt%HMPP使片晶厚度增加42%，界面过渡区扩大1.8倍，系带分子（tie chains）含量提升至纯iPP的2.3倍。

DISCUSSION
HMPP的长链缠结特性使其在熔体拉伸中保持取向状态，成为结晶成核位点。增厚的片晶与扩展的非晶区界面形成"应力缓冲层"，结合高密度系带分子的桥梁作用，使拉伸应力更有效传递至非晶相，抑制片晶滑移。孔隙结构分析表明，HMPP含量与桥连纤维长度呈正相关（R²=0.92），平均桥宽缩小至纯iPP的60%。

CONCLUSION
该研究阐明HMPP通过三重机制提升膜性能：①增强片晶取向与厚度；②扩大晶区-非晶界面过渡带；③提高系带分子密度。这种"刚柔并济"的结构设计使孔隙率提升35%的同时，拉伸强度保持率达90%。Gan-Ji Zhong和Zhong-Ming Li团队指出，该策略突破了干法工艺的固有局限，为新能源材料的多尺度结构调控提供新范式。

重要意义
研究首次建立链缠结密度-片晶演化-空化行为的定量关系，解决了干法工艺中孔隙均匀性与力学强度难以兼顾的行业痛点。提出的"界面应力传递"模型对聚烯烃多孔材料设计具有普适指导价值，尤其对高安全性能锂电隔膜的产业化具有直接推动作用。