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。     

PMMA/PVDF共混对PVDF的β相构型影响的研究

采用溶液法制备了不同含量的聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏二氟乙烯(PMMA/PVDF)共混薄膜,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、和差热分析法(DSC)对共混薄膜的结晶行为进行了分析。结果表明,共混物中PMMA的含量对PVDF的β相构型有明显影响:PMMA/PVDF=30/70共混物中β相含量最高。为提高PVDF薄膜的铁电性能提供了新的研究方法。     

TIPS法制备聚偏氟乙烯平板微孔膜及其表征

以邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)平板微孔膜。利用差示扫描量热仪分析了不同PVDF/DMP体系的结晶性能;通过测试纯水通量、孔隙率、泡点、平均孔径、拉伸强度等对膜进行了表征。结果表明:DMP含量增大,结晶温度向低温方向移动,膜拉伸强度降低,当DMP的质量分数为0.70时膜拉伸强度有明显拐点;PVDF/DMP体系冷却发生固-液相分离;PVDF含量增大,膜水通量、孔隙率、最大孔径和平均孔径均减小。     

热处理对聚偏氟乙烯-酰胺类溶剂所制薄膜结晶行为的影响

使用红外光谱和偏光显微镜对PVDF(聚偏氟乙烯)-DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和PVDF-DMAc(N,N-二甲基乙酰胺)体系结晶行为的研究表明,PVDF薄膜的结晶受制备溶剂,后期热处理温度和膜厚度等因素的影响;升高温度,β相含量减小;当温度低于90℃时,PVDF-DMF体系的F(β)值较DMAc体系大,在90~160℃之间则相反,且两种体系的F(β)值分别在约90℃和80℃发生“突变”;同时,结晶还明显受到薄膜厚度的影响,厚度大,结晶较完善.     

相分离对聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物的力学与耐紫外老化性能的影响

采用熔融共混法制备聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯( PVDF/PMMA)共混物,考察其力学性能、耐紫外老化性能、熔体动态流变、结晶与热分解行为.PMMA含量(wPMMA)为10 wt％时,共混物形成均相结构,力学与耐老化性能最好.wPMMA≥20 wt％时,PMMA形成球状聚集体,共混物力学性能与耐候性显著降低.PMMA的存在可提高PVDF的结晶度,降低熔融温度,但不改变PVDF晶体结构.     

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列, 通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征. 该复合纤维的平均直径约为40 μm. EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中. 压电性能和电学性能测试结果表明, ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强. 研究结果表明, 近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.     

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性（英文）

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征.该复合纤维的平均直径约为40μm.EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中.压电性能和电学性能测试结果表明,ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强.研究结果表明,近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.     

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.     

硬弹性聚丙烯晶相和非晶相分子链取向的研究

本文用力学-振动光谱研究了硬弹性聚丙烯(HEPP)晶区和非晶区分子链在拉伸时取向的变化.我们发现在红外光谱中,1130—1190cm~(-1)波数范围内存在着三个峰,其中1167cm~(-1)处的峰是与结晶相长螺旋分子链相关的构象谱带,其谱带的强弱变化是与998cm~(-1)结晶谱带在拉伸时的变化趋势一致的.1159cm~(-1)谱带能够被归属于无定形谱带.而1152cm~(-1)处的峰也许是与短螺旋分子链构象谱带相关的.我们用计算机的二次微分、解卷积以及分峰程序测定了拉伸时HEPP晶区和非晶区分子链的取向函数,结果发现HEPP无定形分子链取向随拉伸比增加而增加,而晶区分子链的取向随拉伸比的增加先下降,直至拉伸比为1.5(第二次屈服点)后才逐渐增加.     

P{VDF—TrFE）纳米纤维薄膜的柔性压力传感器

采用静电纺丝方法制备了不同含量的偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物（P（VDF—TrFE））纳米纤维薄膜。通过P（VDF—TrFE）纳米纤维薄膜和柔性电极的结合，设计制作了一种针对医疗和服饰等领域应用的新型柔性压力传感器。利用扫描电镜和X射线衍射分析的方法分别对P（VDF—TrFE）纳米纤维的形貌和晶体结构进行了表征，并通过自制的测试系统获得了柔性压力传感器的灵敏度。结果表明：静电纺丝得到的纳米纤维具有较高的结晶度和β相结晶含量，其中P（VDF—TrFE）（n（VDF）／n（TrFE）=77／23）纳米纤维的口相结晶含量达到了51．3％，同时这种纳米纤维薄膜具有柔软、透气和生物相容性好等优点；基于电纺纳米纤维的柔性压力传感器具有良好的响应性能。P（VDF—TrFE）（T／（VDF）／n（TrFE）=77／23）压力传感器具有最高为60．5mV／N的灵敏度，接近于其塑性薄膜传感器，但塑性薄膜传感器的柔软性和透气性较差     

LLDPE/IPP共混物高取向薄膜的附生结晶

本文用透射电子显微术、电子衍射等方法研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)和等规聚丙烯(IPP)共混物高取向薄膜的形态结构.在熔体拉伸薄膜中统组分的LLDPE与IPP均以高取向的片晶形式存在,片晶生长方向垂直手拉伸方向.当共混物中LLDPE含量较低(小于40％)时,作为分散相的LLDPE在IPP上附生结晶.两种片晶的c轴成45°交角,附生结晶的接触面为LLDPE的(100)和IPP的(010).而在LLDPE含量大于50％时,LLDPE形成独立的相区,则不存在附生结晶现象,结果两种片晶的生长方向均垂直于拉伸方向.在135℃热处理15min,然后自然冷却的LLDPE/IPP共混物薄膜中,当LLDPE含量≤50％时,LLDPE仍然在IPP上附生生长,二者的结构关系与热处理前的相同.     

偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物中的热电性与电荷迁移

Ⅰ.引言过去的研究表明,偏氟乙烯与四氟乙烯共聚物可以通过暂时施加电场而使之成为压电性的与热电性的。当外施电压超过250千伏/厘米左右时,电响应就与外施电场无关,与在0°至60°之内的成极温度无关,并与在5分钟与7小时之间的成极时间无关。这种特性意味着极化的饱和,而造成压电响应所需的极化值根本不会超过根据共聚物结晶相内部偶极子排列所预时的极大值。目前在相似的薄膜上所作的测量表明,薄膜内部的极化分布是非均匀的,并与成极温度有关。本文将列出这些结果,并提出一个薄膜内部电荷转移的模型,以调和饱和极化与非均匀电荷分布二者的事实根据。     

聚偏氟乙烯取向膜在拉伸过程中的晶相变化

聚偏氟乙烯(PVF_2)的多晶型、压电和热电性引起人们关注。一般认为PVF_2有α、β、γ、δ4种晶相,另有报道存在一ε相。其中具有压电和热电性的β相最为重要。通常从PVF_2熔体只能获得α相。为了获得β相结晶,人们尝试过很多方法。本文研究拉伸过程中PVF_2结构和晶相的变化。PVF_2为Polysciences产品,MW 1.4×10~5。经熔体拉伸制成厚50nm的取向膜。仪器为H-600型透射电镜,工作电压100kV。以及Alpha Cenfauri付利叶变换红外光谱仪。     

成核剂对应力诱导聚乳酸薄膜结晶的影响

为使PLA薄膜的结晶速度进一步加快,提高PLA薄膜的结晶度,提高薄膜的耐热性和力学强度,研究了成核剂对应力诱导PLA薄膜结晶的影响.利用XRD、DSC、FTIR等表征手段,对PLA薄膜拉伸前后的结晶状态进行了表征.研究表明,简单的引入成核剂,并不能实现成核剂和应力诱导促进PLA结晶的协同作用.相反,成核剂的引入会在很大程度上阻碍应力诱导结晶.即使成核剂在与拉伸温度相同的等温冷结晶过程中能够显著的提高PLA结晶速率,但在应力诱导结晶过程中,成核剂的引入使得拉伸后薄膜结晶度较纯PLA体系拉伸后薄膜明显更低.在相对较低的拉伸温度进行实验,成核剂同样起到阻碍应力诱导结晶进行的作用.同时,实验发现相对较低的拉伸温度,更有利于应力诱导结晶的进行,薄膜在较低温度拉伸后结晶度更高且更稳定.     

干法双拉锂离子电池隔膜的制造与表征

总结了对β-PP铸片晶片分布的均匀性进行快速评价,进而衡量隔膜的孔径分布、厚度分布均匀性的最新研究思路和进展.相关研究通过精确控制结晶温度制备了5组具有相似结晶度、高β晶含量但是不同晶片厚度分布的β-PP流延铸片,并对其β晶片的厚度分布情况进行分析.对其进行拉伸测试,发现了其应力应变曲线出现奇特的二次屈服现象.通过对β-PP在不同拉伸阶段的结构形态进行详细表征,得出二次屈服点是折叠链晶片拉直转化为无定型相的过渡点.同时发现β晶晶片分布越窄,二次屈服出现时的应变值就越大.另一方面,对铸片进行双向拉伸制备隔膜,发现晶片分布越窄的铸片生产的隔膜孔径分布就越窄.退火热处理后的拉伸测试也进一步验证了此规律.因此,可利用室温下的单轴拉伸测试对β-PP流延铸片内部晶片分布宽度,以及其所制备隔膜的孔径分布进行简单而有效地评价.     

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。     

热处理工艺对静电纺丝制备PVDF/PMMA复合膜的力学性能的影响

利用热处理工艺对静电纺丝制备复合膜聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PVDF/PMMA)进行改性,研究不同温度与不同压力对复合膜力学性能的影响,并与商用膜Celgard 2400在力学性能、离子电导率、循环性能方面进行对比。结果表明:在温度145℃,压强0.05 MPa时,PVDF/PMMA复合膜的拉伸强度为19.0 MPa,是未加压处理时其拉伸强度的10倍;PVDF/PMMA复合膜室温下的离子电导率为1.180mS/cm,比商用膜室温下的离子电导率高出187%;由PVDF/PMMA复合膜组装的纽扣电池在0.2C倍率下的放电比容量为140 (mA·h)/g,在1C倍率下的放电比容量为130(mA·h)/g,与商用膜同倍率下的放电比容量相同;在5C倍率下PVDF/PMMA复合膜的循环性能更优。     

气相生长碳纤维/形状记忆聚氨酯复合薄膜的力学及形状记忆性能研究

采用溶液混合法制备了不同含量的气相生长碳纤维(VGCF)增强形状记忆聚氨酯(SMPU)的复合材料薄膜,测试分析了纯SMPU及VGCF/SMPU复合材料薄膜的力学性能及形状记忆性能.结果表明,制得的复合材料薄膜在VGCF含量达到9 wt%时,VGCF在SMPU基体中仍具有较好的分散性;SMPU与VGCF复合后,得到的复合材料薄膜的拉伸强度和刚度有较大程度的提高,含量达到9 wt%时复合材料薄膜的拉伸强度比纯SMPU提高66%,弹性模量提高300%,储能模量也有较大程度提高;SMPU与VGCF复合后,形状记忆性能有一定的下降,但经过适当预处理后,其形状记忆性能可以基本接近纯SMPU.     

基于三维多孔石墨烯/含钛共轭聚合物复合多孔薄膜的柔性全固态超级电容器

采用Fe~(3+)离子交联的方法制备氧化石墨烯水凝胶,经化学还原制备出一种新型的三维多孔石墨烯薄膜材料命名为rGO-Fe;通过电化学聚合法在rGO-Fe基底上进一步制备了一种三维多孔石墨烯/含钛共轭聚合物复合薄膜材料,命名为r GO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti。作为一种新型复合薄膜材料,rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti较rGO-Fe具有更好的抗拉伸性能,平均厚度为3μm的rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti薄膜,可承受载荷拉力0.97 N,优于相同厚度的rGO-Fe薄膜(0.76 N)。将rGO-Fe/P(EDOT:P3C)-1-Ti薄膜作为自支撑电极制备了柔性全固态超级电容器,表现出优良的电容性能,且在弯折状态下仍能正常工作。当电流密度为0.1 A?g~(-1)时,该柔性全固态超级电容器的质量比容量为71.13?F?g~(-1),面积比容量为101 mF?cm~(-2),当电流密度为0.6 A?g~(-1)时,其质量比容量为18.14 F?g~(-1),面积比容量为25.8 mF?cm~(-2)。     

柔性高储能P(VDF-CTFE)/PA11-g-GMA聚合膜的制备与性能研究

采用反应增容及等温拉伸技术制备了柔性高储能P(VDF-CTFE)/PA11-g-GMA聚合物薄膜.通过XRD、SEM以及电性能测试分析了聚合物薄膜的微观结构与介电性能.结果表明,经GMA接枝改性后的P(VDF-CTFE)/PA11-g-GMA聚合物薄膜两相相容性增加;经外力拉伸后,P(VDF-CTFE)/PA11-g-GMA的分子链在外力作用下被强制解缠,极性基团在外场作用下取向程度增大,增加了结晶结构中β相的含量,有效提高了s-P(VDF-CTFE)/PA11-g-GMA聚合膜的介电性能和储能密度;同时,由于外力协同分子链的运动,聚合物链段运动能力也增大,经过增容改性的聚合物薄膜介电损耗下降.因此制备了一类高储能、低损耗的柔性聚合物薄膜,耐压强度达到275 MV/m,储能密度可达8.09 J/cm3,为轻质、柔性、小型功能器件的发展奠定了基础.