聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动

聚偏氧乙烯(PVDF)的压电效应近年来引起了人们的极大兴趣,为了探索PVDF共混体系中第二组分对薄膜压电性能的影响及开发新的压电材料,我们研究了PVDF的三个共混体系的压电性及其分子运动。这三个共混体系是: 1.PVDF+PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯);2.PVDF+F₂₆(偏氟乙烯-全氟丙烯共聚物),3. PVDF+F₂₄(偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物)。     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动——聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯共混体系

本文研究了PVDF-PMMA共混体系的压电性及其分子运动.其松弛转变过程与PVDF-P(VDF-HFE)及PVDF-P(VDF-TFE)共混体系相似,压电性低于PVDF-P(VDF-TFE)共混体系.当PMMA含量为3％时,其压电性与PVDF的接近,而其退极化温度却高于PVDF以及上述二个含氟共混体系的薄膜,随着PMMA的增加,其压电性也随之减弱,这是由于非晶相中偶极子浓度降低之故.     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动——Ⅱ.PVDF与 P(VDF-HFE)以及PVDF与P(VDF-TFE)的共混体系

本文研究了 PVDF-P(VDF-HFE)以及 PVDF-P(VDF-TFE)共混体系的压电、介电、力学松弛谱。其松弛转变过程基本与 PVDF 的相似。α,β,γ压电松弛峰分别位于40～120℃,-40℃,-85℃附近。实验结果表明后一体系的压电性大于前一体系的。同时,PVDF-P(VDF-TFE)的压电性也大于PVDF-PMMA 共混体系的。选择第二组分时,以介电常数高,模量小而本身又具有压电性的,更有助于共混薄膜压电性的提高。在同样的极化条件下,经拉伸的 P(VDF-TFE)薄膜,其压电性大于未经拉伸的薄膜,这表明分子的取向对薄膜的压电性也有影响。TSC 表明,42℃的松弛峰与晶区表面捕获的空间电荷有关,对压电性也有一定的贡献。     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动II.PVDF与P(VDF-HFE)以及PVDF与P(VDF-TFE)的共混体系

本文研究了PVDF-P(VDF-HFE)以及PVDF-P(VDF-TFE)共混体系的压电、介电、力学松弛谱。其松弛转变过程基本与PVDF的相似。α,βγ压电松弛峰分别位于40～120℃,-40℃,-85℃附近。实验结果表明后一体系压电性大于前一体系的。同时,PVDF-P(VDF-TFE)的压电性也大于PVDF-PMMA共混体系的。选择第二组分时,以介电常数高、模量小而本身又具有压电性的,更有助于共混薄膜压电性的提高。在同样的极化条件下,经拉伸的P(VDF-TFE)薄膜,其压电性大于未经拉伸的薄膜,这表明分子的取向对薄膜的压电性也有影响。TSC表明, 42℃的松弛峰与晶区表面捕获的空间电荷有关,对压电性也有一定的贡献。     

金属及其化合物掺杂PVDF介电/压电材料的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有热电性和压电性的聚合物,由于其具有良好的柔韧性、热稳定性和耐腐蚀性等优点,因此在电子电气领域具有广阔的应用前景,但相对于传统无机类压电材料来说,其介电常数和压电常数仍相对较低,因此提升PVDF的压电性能和介电性能已成为目前国内外的研究热点之一。本文对近年来国内外利用金属及其化合物来提高聚偏氟乙烯(PVDF)电性能的方法进行了概述,并对金属及其化合物掺杂PVDF的利弊及发展趋势进行了展望。     

非晶态与晶态的压电热电铁电高聚物

本文综述了晶态与非晶态两类高聚物的压电性,热释电性和铁电性。这些现象近年来研究得愈来愈广泛。文中以聚氯乙烯作为非晶态高聚物的例子;以PVDF及其共聚物,还有尼龙11作为晶态高聚物的例子。按照偶极子模型,高聚物一般假定需具备四个条件,就可显示出较大的压电性,热释电性和铁电性。本文探讨了上述高聚物的结构与性能,这些对识别材料是很重要的。最后,列举了PVDF及其它材料的压电常数,热释电系数和介电常数,以供读者参考。     

高温热处理对偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物高次结构的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)及其一些共聚物,例如偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF/TFE)经过处理后呈现较强的压电性。许多研究表明它们是铁电聚合物,而且压电活性与样品的高次结构有关。松弛谱是研究结晶高聚物的高次结构的有力工具,近来,Koizumi等人报道了PVDF/TFE的热处理与松弛现象的关系。本文作者也报道了     

高性能聚偏氟乙烯基柔性压电材料的设计策略进展

压电现象在新能源开发、 传感、 医药材料设计及可穿戴电子设备中具有广泛的潜在应用, 并受到普遍重视. 在压电材料中, 聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物因具有良好的柔韧性、 易加工性、 稳定性和生物相容性等优点而备受关注. 本文综合评述了近年来在制备工艺和材料复合两个维度提高PVDF基压电材料输出性能的研究进展. 在研究PVDF压电性原理的基础上, 阐释了流延法、 静电纺丝法、 拉丝法及纳米限域策略等工艺和添加小分子、 高分子、 石墨类粒子及无机纳米粒子等复合策略提升其压电性能的机理. 这些制备工艺的提高和填料的掺杂有助于偶极子的排列和高β相的形成. 最后, 对目前存在的一些挑战进行了概述和讨论, 并对PVDF基材料的发展前景提出展望.     

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物的分子链结构与多晶型现象

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF/TrFE)的合成及物性研究,是改善聚偏氟乙烯(PVDF)压电性的一种尝试。据文献报道,PVDF/TrFE 有明显的铁电性,以及强的压电性     

极化方式对聚偏氟乙烯(PVDF)驻极体压电性的影响

<正> 自1969年日本学者Kawai发现PVDF驻极体具有强压电性以来,PVDF作为一种换能材料已得到广泛重视,七十年代中期至今,在应用上获得了可喜的进展。 然而到目前为止,对其压电性机制的研究仍无定论,多数人认为PVDF的压电性是由它晶区的固有特性即体积极化度所引起,并且Scheinbeim等人的工作表明,PVDF的     

高β相聚偏氟乙烯基复合体系的制备及压电性能

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,需要寻找有效的途径来提高PVDF的电活性相(β相)含量。 通过水热法成功合成了Ag、ZnO以及二者复合(Ag-ZnO)的3种类型纳米粒子,并与PVDF共混形成PVDF复合薄膜。 通过表征PVDF复合材料的形貌,结晶性能和压电性能,可以发现Ag-ZnO复合纳米粒子的协同作用可以有效提高PVDF的结晶性能和压电性能。 此外,通过单轴拉伸可以使得所有PVDF膜的β相含量得到进一步提高,其中拉伸后的PVDF/Ag-ZnO纳米颗粒(P-C)的β相物质的量分数最高,达到70.0％,最佳的压电系数(d₃₃)达到了31.0 pC/N。     

聚偏氟乙烯-磺化聚醚砜相容性及其成膜性能

研究了聚偏氟乙烯(PVDF)-磺化聚醚砜(SPES)的相容性及其成膜性能.首先通过溶解度参数、粘度法和目测法研究共混溶液的相容性,接着采用浊度法测定了共混溶液的热力学性质,最后采用浸没沉淀法制备了共混膜并探讨了成膜性能.结果显示,PVDF和SPES为部分相容体系,随着SPES含量的增加,共混溶液相容性逐渐减小,当SPES含量增加到50wt%时,体系发生分相.共混溶液的成膜性能良好,SPES含量增加有利于体系发生液液分相,生成高孔隙率膜,并且极大的提高了PVDF膜的亲水性和水通量.     

碳纳米管的加入对聚偏氟乙烯/丙烯酸酯共混物形状记忆性能的影响

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料。为提高其形状回复应力,又将碳纳米管(CNT)引入该共混体系中,系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的制备、结构及性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,加入质量分数为4%的CNT,材料在25℃时的储能模量由2000 MPa提高至3130 MPa。     

聚氯乙烯薄膜的压电性研究

系统地研究了极化条件、热历程、增塑作用等与聚氯乙烯薄膜压电性的关系,并且讨论了聚氯乙烯薄膜压电性对时间的稳定性。研究结果表明,极化聚氯乙烯薄膜的压电应变常数d_(33)值为2.1×10~(-12)C/N,压电电压常数g_(33)达到73.9×10~(-3)V·m/N,与经典的压电材料石英晶体的压电性相当。     

动态流变学对PVDF/PTW共混物流体相容性研究

采用熔融共混法制备了聚偏氟乙烯/乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PVDF/PTW)共混物,利用流变仪考察了PVDF/PTW共混物的相互作用及两者的相容性.观察共混物在200℃下的流变曲线,发现在低频区,共混物中PTW含量越大,共混物的流变曲线越偏离经典流变理论,这个结果与cole-cole图相一致.通过时温叠加原理(时温等效主曲线、Han曲线和v GP曲线)系统研究了不同组成的PVDF/PTW共混体系在均相区和相分离区的黏弹行为.结果表明,在均相区,不同温度下,共混体系的动态模量利用时温叠加原理,通过水平位移就可以很好地叠加在一起,无论是储能模量还是损耗模量,在低频末端均近似地符合经典低频末端标度关系;在相分离区,动态模量偏离了经典的低频末端标度关系,其中储能模量的偏离尤为明显,从而导致了时温叠加原理的"失效",相应的Han图、v GP图也表现出不同于均相体系的特征,这些特征的响应可以用来表征共混体系的相容性,表明在研究的一系列配比(PVDF/PTW 100/0、90/10、70/30、50/50、30/70、10/90、0/100,W/W)中,当PVDF/PTW=90/10(W/W)时,两者的相容性较好.SEM也证实了这个结论.     

三嵌段两亲性聚乳酸共聚物的合成及其PVDF共混膜的制备

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成三嵌段两亲性聚乳酸共聚物聚乙烯吡咯烷酮-聚乳酸-聚乙烯吡咯烷酮(PVP-b-PLA b-PVP),然后将其与聚偏氟乙烯(PVDF)进行其混,制备PVP-b-PLA-b-PVP/PVDF共混膜.结果表明:PVDF膜表面致密,膜断面中指状大孔和海绵状孔同时存在,而共混膜表面多孔,指状大孔贯穿整个断面;与PVDF膜相比,共混膜的孔隙率和孔径增大,水通量提高了158.87％,接触角下降了16.70％,抗污染指标下降了64.7％.     

聚偏氟乙烯/聚醚型热塑性聚氨酯弹性体共混物的相互作用及增容机理

采用流延成膜法制备了4种增容改性的聚偏氟乙烯（PVDF）与聚醚型热塑性聚氨酯弹性体（TPU）固体共混物（PVDF/TPU）.结合分子动力学模拟研究了PVDF/TPU的相互作用,并探讨了其增容机理.研究结果表明,与PVDF/TPU-1,PVDF/TPU-2及PVDF/TPU-3相比,加入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷-端氨基丁腈橡胶（GPTMS-ATBN）后,PVDF/TPU-4的2个玻璃化转变温度（T_g）相互靠近,两相界面存在分布梯度,构成了双相连续的微观结构,表明GPTMS-ATBN增容PVDF/TPU共混物具有显著效果.同时,PVDF/TPU-4的共混结合能大幅减小,二面角扭转能、键角弯转能等明显增大,表明PVDF及TPU与GPTMS-ATBN之间发生相互作用.傅里叶红外光谱（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）证实了GPTMS-ATBN增容PVDF/TPU的机理为GPTMS-ATBN中ATBN链段与PVDF彼此缠绕,相互混溶,而水解后两端GPTMS中大量羟基与TPU分子链中氨基甲酸酯键及醚键相互吸附,从而生成了氢键.     

PVDF-增塑剂共混体系的结晶性及相容性

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)的熔融可加工性,将邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环丁砜(SFL)、三乙酸甘油酯(GL)以及碳酸丙烯酯(PC)等4种增塑剂分别用于PVDF的共混改性。采用示差扫描量热仪(DSC)、动态力学分析仪(DMA)以及电子拉力机等分别研究了PVDF-增塑剂共混试样的结晶性、相容性和力学性能。结果表明:当共混试样中增塑剂的质量分数小于10%时,增塑剂与PVDF具有很好的相容性,且共混试样具有很好的断裂强度和断裂伸长率;当增塑剂的质量分数大于10%时,增塑剂与PVDF的相容性变差,发生相分离。     

形状记忆聚偏氟乙烯/丙烯酸酯/碳纳米管纳米复合材料的导电及导热性能

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料,为提高其导电及导热性能,于其中引入了碳纳米管(CNT),系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的导热及导电性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,碳纳米管的加入使材料导热性能及导电性能有较大程度的提高:质量分数为4%的CNT使材料25℃的电阻值降低至5000Ω/square,导热系数提高至0.157 W/(m·K)。     

聚偏氟乙烯/左旋聚乳酸的相容性及其共混膜的结构和性能研究

动态力学分析(DMA)、溶度参数法、聚合物混合焓法对聚偏氟乙烯(PVDF)和左旋聚乳酸(PLLA)的相容性分析结果显示,随着共混体系中PLLA的增加,PVDF和PLLA之间的相容性变差。扫描电镜(SEM)、广角X-射线衍射(WAXD)和拉伸实验对共混膜中PVDF/PLLA配比对其微观结构和力学性能影响的分析结果显示,随PLLA含量从10%增加到50%,共混膜由均匀致密结构变为存在缝隙的多孔结构,共混膜结晶度增加,断裂伸长率下降,断裂强度先增加后下降,在PLLA含量为40%时,强度达到最大。