表面涂覆法调控聚偏氟乙烯功能性薄膜结构研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a351200
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚偏氟乙烯(PVDF)是一种多晶态聚合物,根据相态可用作普通树脂或具有电活性功能性高分子材料。其具有优异的耐候性、耐化学稳定性以及压电、铁电和热电性能。γ-PVDF是PVDF多种晶相中热稳定及居里温度最高的晶相,在高温下性能稳定,常用作耐高温铁电及压电材料。近年来,智能材料领域对耐高温的柔性电活性材料的需求量越来越大,使得γ-PVDF的应用前景越来越广阔。但如今γ-PVDF的制备主要是通过长时间高温处理,存在耗能高、时间长的缺点,而且目前学界对PVDF的α-γ’固-固相变的机制仍不是特别明确。于是探索一种快速制备高γ相含量的PVDF薄膜的方法与解释PVDF相变机理变得尤为重要。因此,本文通过表面涂覆并退火的方式促进不同结晶温度下得到的α-PVDF发生相变,采用偏光显微镜(POM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及小角X射线散射仪(SAXS)等方式对制备得到的PVDF薄膜的球晶形貌、晶体相态以及相转变机理等进行了研究。主要研究结论如下:(1)采用热压并转移结晶的方式制备得到不同结晶温度生成的α-PVDF薄膜,在其表面上涂敷一层1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)并在一定温度下进行退火,研究了[BMIM]BF4对α-PVDF的相变的促进作用及相变机理,并探索了结晶温度、退火温度对相变程度的影响。研究表明表面涂敷[BMIM]BF4并退火可以诱导不同结晶温度下生成的α-PVDF在较短的时间内发生固-固相变。[BMIM]BF4促进相变的原因是[BMIM]BF4与PVDF分子链之间存在离子偶极作用,在此作用力的诱导下非晶区中的分子链提前调整了其构象,并在退火过程中快速排列到晶格中,使得α-PVDF片晶快速相变为γ’-PVDF片晶。同时,与低温结晶过程中形成的片晶相比,高温结晶得到的厚片晶具有更快的相变速度和更大的相变范围。此外,加速的α-γ’相变被证实是由离子液体扩散到PVDF薄膜中引起的。由于涂敷剂的强扩散能力,通过涂敷[BMIM]BF4并退火的方法可以得到不同厚度(从纳米级至微米级)的γ’-PVDF薄膜,最大厚度可达250μm,相对于固体的表面诱导距离(10 μm)有了巨大的提升。受γ相含量及初始α-PVDF球晶自身结构的影响,不同结晶温度相变后得到的γ’-PVDF薄膜的铁电及介电性能存在不同,总体表现为随结晶温度上升,其铁电与介电性能也随之提高。(2)通过溶液浇筑并熔融重结晶的方式制备得到了不同结晶温度下生成的α-PVDF薄膜,并通过涂敷不同种类的涂敷剂并退火的方法研究了涂敷剂种类对PVDF相变的影响。研究表明涂敷有无机盐溶液的薄膜无法相变,而涂敷有DES及有机盐溶液的薄膜均可在适当温度退火后发生相变,即无机盐水溶液无法促进PVDF相变,只有有机盐溶液可以促进α-PVDF相变。无论使用何种涂敷剂,结晶温度与与退火温度均是影响晶体相变程度的两个最重要的因素。随着结晶温度或退火温度的升高,薄膜的相变成程度也在提高。同时,涂敷剂种类不同对相变的促进作用也不同,涂有DES或乙基三苯基溴化磷(ETPPBR)溶液的薄膜在150℃以上的退火温度才可发生相变,而涂有十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液的PVDF薄膜在140℃的退火温度下就可以相变。(3)结晶温度是影响相变程度与相变速度的重要因素之一。涂敷有[BMIM]BF4、DES、CTAB 水溶液和 ETPPBR 水溶液的α-PVDF 均可在 160℃下短时间(60分钟)内退火生成γ’-PVDF。低温结晶(30℃下结晶)得到的α-PVDF球晶也可以通过此种方式发生相变,相变程度与α-PVDF的结晶温度有关,随结晶温度的升高,γ-PVDF的含量也随之升高,即相变程度随结晶温度的升高而升高。同时,不同结晶温度制备的α-PVDF球晶的相变速度存在差异,低温下(如30℃)制备样品存在诱导期并且相变速度相对缓慢,而在高温下(例如在120℃和150℃下)结晶得到的样品的相变过程中未观察到诱导期的存在(可能存在但极为短暂),只表现出快速相变和缓慢相变两个阶段。
其他文献
目的:基于烟台毓璜顶医院住院资料探讨烟台市大气污染物对ST段抬高型心肌梗死(st-segment elevation myocardial infarction,STEMI)发病风险的影响,为大气环境污染治理和STEMI的早期病因预防提供科学依据。方法:应用烟台市毓璜顶医院所收录的2014年1月1日至2020年12月31日STEMI在发病12小时内急性入院患者的病例资料、来源于中国空气质量在线监测
学位
目的:本研究通过随机对照实验,观察耳穴埋豆辅助改善血液透析患者生存质量的临床疗效,探求终末期肾病康复治疗的中医特色疗法,从而为中医辅助治疗终末期肾病提供参考。方法:选取2020年11月-2021年09月江苏丹阳市中医院血透室维持性血液透析患者中符合纳入标准的42名患者,将其随机分为对照组(20例)和治疗组(22例)。对照组采用MHD加西医基础治疗,治疗组在对照组的基础上加用耳穴埋豆治疗。经过3个月
学位
目的:在脑小血管病(CSVD)的发病过程中,高血压导致的脑小血管内皮功能损伤、血脑屏障(blood-brain barrier,BBB)破坏是其病程发生发展主要病理机制。目前CSVD发病学说有:1低灌注学说;2血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)损伤学说。Ang Ⅱ通过激活AT1R、促进炎症反应、影响紧密连接蛋白(TJs)及胞吞相关蛋白的表达等途径诱导内皮细胞(ECs)凋亡、破坏BBB功能。金丝桃苷(Hyp
学位
众所周知,含氧官能团,如羟基,羰基,羧基等,广泛存在于有机化合物中。基于其重要的生物活性及在有机转化中的重要作用,发展高效构建含氧官能团的方法一直受到合成化学家的关注。氧合反应能够在有机化合物中引入一个或者多个氧原子,无疑是构建含氧官能团并合成含氧有机化合物的最直接途径。近年来,可见光促进的有机合成反应作为一种新型的反应体系已被应用于氧合反应中,并成功实现了一系列含氧化合物的制备。本论文首先综述了
学位
目的:观察大建中汤作用于结直肠癌术后肠麻痹的临床疗效,分析中药改善术后肠麻痹的可行性,为中西医结合治疗提供新思路。方法:临床研究病例选取江苏省中医院普外科2019年07月至2021年12月行结直肠癌手术的患者60例,随机分为对照组和观察组,各30例,两组均给予加速康复外科围术期管理方法,观察组在对照组的基础上术后第1天起加予大建中汤(处方:蜀椒3g,干姜12g,党参6g,饴糖30g)口服(每日2次
学位
茚-1-酮(inden-1-one)是一类重要的杂环化合物,广泛存在于天然产物、材料分子、药物以及合成中间体中。近年来,过渡金属催化、炔烃参与构建茚-1-酮的方法日趋成熟,但涉及不对称炔烃时往往区域选择性较差。本文通过控制苯酚对2-炔基苯甲醛的碳碳三键和碳氧双键选择性加成来合成“非重排”和“重排”的2,3-二芳基-茚-1-酮,这种无过渡金属催化亲核试剂参与2-炔基苯甲醛环化合成多取代茚-1-酮的新
学位
目的:运用多种数据挖掘技术,对江苏省中医院心内科专家治疗高血压病的病例进行回顾性研究,对总体及各专家间辨治思路、处方用药进行分析总结,以更好的总结高血压中医临证经验。方法:提取江苏省中医院HIS系统中2008.05-2016.06心内科中医专家的门诊高血压患者诊疗信息,从中筛选出符合研究标准的342例病例,并建立一个总数据库及两个专家数据库,运用SPSS Statistics 25.0及SPSS
学位
纤维素作为地球上最为丰富并且具有生物可再生性和生物可降解性的天然高分子,受到了研究者们的广泛关注。以纤维素为基质制备的新型膜材料由于具有绿色、阻隔性好、可折叠、低成本以及可再生等优点,在生物医学、包装材料、电子器件、电磁屏蔽、柔性传感等领域受到了研究者们的青睐。然而,以纯纤维素纤维为基础的薄膜难以兼具透明度和雾度、容易受到水和蒸汽的渗透以及力学性能不足,制约了其在光电子器件和包装领域的发展。本文以
学位
眼底视网膜血管是人体中唯一可以通过非创伤方式直接观测到的器官,视网膜毛细血管周围的表征变化可作为视网膜病变及心脑血管疾病的主要检查依据,通过视网膜毛细血管自动分割与特征提取技术可以为疾病早期确诊和临床诊断提供有效的信息依据。因此,将计算机辅助技术应用到视网膜血管分割任务中,可以为医学图像处理领域提供准确而高效的方法。本文通过分析语义分割网络模型的特点,研究了基于U型网络(U-Net)的视网膜血管分
学位
加脂剂能够赋予皮革柔软度,但会增加皮革的易燃性,且燃烧过程中产生有毒烟气,会对人身安全和环境构成威胁,各国针对飞机、汽车坐垫用革均制定了阻燃标准,因此阻燃皮革的研究意义重大。水滑石(LDH)具有抑烟性,蒙脱土(MMT)具有阻燃性,本研究首先通过水热法将LDH负载在MMT表面,制备了水滑石修饰蒙脱土(MMT@LDH),促进两者分散的同时,实现LDH和MMT的协同阻燃抑烟;再采用含有磷源、碳源的植酸钠
学位