光响应离子液体改性聚偏氟乙烯薄膜的制备及性能研究

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光响应薄膜具有在光刺激下产生宏观的物理或化学变化的性质,如形变和表面的润湿性,可作为传感器、执行器、微流体装置和智能表面等应用于生物和工程领域。本论文通过2种方法制备了偶氮苯离子液体改性聚偏氟乙烯(PVDF)的薄膜,并对其结构、介电性质、光刺激下的性质变化进行了详细研究。第一,通过分子设计合成了具有光响应性的咪唑改性的离子液体单体([AZOCnVIm][Br]),进行了红外、核磁的结构表征,并通过紫外-可见吸收光谱研究其光响应行为。第二,以介电常数高和力学性能好的PVDF为基体,通过物理共混的方法制备了PVDF/偶氮苯离子液体(PVDF/AZOIL)共混薄膜,研究偶氮苯离子液体含量和烷基链长度对PVDF薄膜结晶性能、形貌结构、介电性能和光响应性能的影响。PVDF/AZOIL共混薄膜具有良好的热力学相容性。AZOIL作为增塑剂和抗静电剂,抑制PVDF结晶,提高了薄膜的导电性能。PVDF/AZOIL共混薄膜的介电常数增大,但其阴、阳离子在电场中的运动使PVDF/AZOIL体系产生了大量的介电损耗。PVDF/AZOIL共混薄膜经过365 nm紫外光照射后的接触角减小,在可见光下接触角恢复,由于偶氮苯的光致异构化,薄膜在光照下发生润湿性的可逆变化。第三,通过化学接枝方法将响应性单体接枝到PVDF表面制备了PVDF-g-AZOIL接枝薄膜,研究其结晶性能、形貌结构、介电性能和光响应性能。相对于共混PVDF/AZOIL而言,PVDF-g-AZOIL具有更高介电常数且更低介电损耗。紫外光照射下,PVDF-g-AZOIL薄膜接触角下降,可见光照射后恢复。PVDF-g-AZOIL薄膜在光照下发生润湿性的可逆变化,可应用于传感器和新型清洁薄膜等方面。
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