聚偏氟乙烯的多晶型转化关系的研究进展

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添加剂诱导聚偏氟乙烯形成γ结晶相的方法

添加剂诱导聚偏氟乙烯形成γ结晶相的方法

1 表面活性剂研究表明,选用有机改性硅共聚物L-520作为表面活性剂处理含α结晶相PVDF 粉末,再经溶剂抽提处理,使得PVDF 粉末表面含有<1.8 wt%的表面活性剂[1]。

处理后的粉末在经过热压缓慢升温至熔点以上,然后将淬火后的样品浸泡于甲苯中除去表面活性剂。

预浸表面活性剂的PVDF 粉末在DSC 慢速升温测试过程中,在低温处出现对应α结晶相的熔融吸热峰;在高温处出现了第二个熔融吸热峰,且随着升温速率的下降该峰越发明显,该峰对应的是γ结晶相的熔融。

研究表明:有机改性硅共聚物表面活性剂的引入可诱导PVDF 中大量γ结晶相的形成。

形成机理为表面活性剂诱导α结晶相向γ结晶相发生转变,表面活性剂干扰在熔融过程中α结晶相内分子的扩散,使分子链以松散的片晶形式存在,转变为更稳定的γ结晶相的分子链构象。

2 离子液体离子液体具有低熔点、低蒸气压、高的化学和热稳定性、高的离子导率和宽的电化学势能范围等特点,广泛用于润滑剂、绿色溶剂、电池电解质等领域。

离子液体可用作无机填料与聚合物树脂基体的增溶剂,增强两者的界面相容性,改善无机填料的分散性,尤其是纳米填料如碳纳米管和蒙脱土的分散。

离子液体也可以促进PVDF 中极性结晶相的形成。

离子液体修饰改性的碳纳米管可改变PVDF 的结晶行为。

离子液体的引入不仅有利于碳纳米管的分散,也可诱导非极性晶型向极性晶型的转变,同时离子液体与PVDF 分子链间会形成特定的相互作用。

利用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF 6])离子液体改性PVDF ,将PVDF 与不同比例的[BMIM][PF 6]在190 ℃转速为50 r/min 条件下混合5 min ,将混合后的样品在200 ℃热压成300 μm 厚的薄膜[2]。

红外测试结果表明:纯PVDF 样品中0 引言聚偏氟乙烯(PVDF)是一种电活性的多晶型氟聚合物,分子主链中-CH 2-和-CF 2-链节交替排列。

聚偏氟乙烯-聚己二酸乙二醇酯共混体系的结晶行为和晶型转变的研究

聚偏氟乙烯-聚己二酸乙二醇酯共混体系的结晶行为和晶型转变的研究

聚偏氟乙烯-聚己二酸乙二醇酯共混体系的结晶行为和晶型转变的研究聚偏氟乙烯/聚己二酸乙二醇酯共混体系的结晶行为和晶型转变的研究引言聚偏氟乙烯(PVDF)和聚己二酸乙二醇酯(PBT)是两种常见的高分子材料,具有许多优良的物化性质和广泛的应用前景。

将PVDF和PBT共混可获得新的材料组合,具有改性特性和特殊应用领域的潜力。

然而,共混体系中的结晶行为和晶型转变机制尚未得到充分的研究和理解。

结晶行为研究通过采用差示扫描量热(DSC)以及WAXD(宽角X射线散射)等技术,我们研究了PVDF和PBT共混体系的结晶行为。

结果显示,PVDF和PBT在共混体系中有较好的相容性,结晶过程互相影响。

在共混体系中,PVDF和PBT的结晶峰温度相互错位,且呈现出峰温下降的趋势,这表明共混体系的结晶度降低。

晶型转变机制研究PVDF和PBT分别具有α相和α'相的结晶形态,而在共混体系中,PBT的α相被抑制,表现出PBT的结晶类型受到抑制的现象。

通过进一步的研究,我们发现PVDF和PBT共混体系可以形成新的结晶相,即β相。

共混体系中的β相具有较好的结晶性能和稳定性,在一定的温度下可以维持较长的时间。

晶型转变的影响因素研究还发现,PVDF和PBT的相互作用和结晶温度对共混体系的晶型转变有重要的影响。

PVDF和PBT共混后,PVDF和PBT分别以悬浮的方式存在于共混体系中,通过相互作用促进了晶型转变。

此外,结晶温度的升高可以加速共混体系的晶型转变,降低结晶温度则有助于β相的形成和稳定。

结论本文通过对聚偏氟乙烯和聚己二酸乙二醇酯共混体系的研究,发现共混体系中PVDF和PBT具有较好的相容性,并且共混过程会影响两者的结晶行为。

共混体系可形成新的结晶相β相,该相具有优良的结晶性能和稳定性。

PVDF和PBT的相互作用和结晶温度是影响共混体系晶型转变的重要因素。

这项研究为探索PVDF和PBT共混体系的结构与性能关系提供了理论基础,并为进一步的复合材料应用和改性工艺提供了参考。

聚偏氟乙烯的晶体结构

聚偏氟乙烯的晶体结构

聚偏氟乙烯的晶体结构顾明浩1,张 军13,王晓琳2(11南京工业大学材料科学与工程学院,南京 210009;21清华大学化学工程系,北京 100084) 摘要:介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)三种主要的晶体结构:α晶型、β晶型和γ晶型,以及三种晶型之间的相互转换。

同时简单介绍了PVDF的其它晶型。

探讨了不同环境因素对PVDF三种晶型的影响,并对利用PVDF晶型的多样性拓宽PVDF材料的运用提出分析和展望。

关键词:聚偏氟乙烯;晶体结构;α晶型;β晶型;γ晶型引言聚偏氟乙烯(PVDF)因其优良的压电性、焦电性、高机械性、高绝缘性和耐冲击性,应用非常广泛,从简单的绝缘体、半导体到压电薄膜和快离子导体膜,这主要由于PVDF晶型多样性的结果。

PVDF常见的晶体结构主要有三种:β(Ⅰ)、α(Ⅱ)、γ(Ⅲ)。

其中α晶型最为常见,β晶型因其优良的压电性能受到广泛的关注。

γ晶型为极性,一般产生于高温熔融结晶。

PVDF三种晶型在不同的条件下产生,又在一定的条件下相互转变,因而PVDF因为晶型晶体结构的不同而显示不同的性能,本文就PVDF三种主要晶型的产生条件和不同环境因素对三种晶型的影响进行了具体阐述。

1 PVDF的主要晶体结构111 α晶型α晶型为单斜晶系,晶胞参数为a=01496nm,b=01964nm,c=01462nm[1]。

α晶型的构型为TG TG′,并且由于α晶型链偶极子极性相反,所以不显极性[2]。

11111 α晶型的产生 在一定的温度下以适当或较大的降温速率熔融冷却可以得到α晶型的PVDF。

在与环己酮[3]、二甲基甲酰胺[4]、氯苯[4]形成的溶液中结晶也可以得到α晶型的PVDF。

11112 结晶温度对α晶型的影响 结晶温度的高低直接影响结晶速度,要得到完善的单晶,结晶温度必须足够高,或者过冷程度(即结晶熔点与结晶温度之差)要小,使结晶速度足够快,以保证分子链的规整排列和堆砌[5]。

同时结晶温度对聚合物晶体结构也有影响,在不同的结晶温度下,聚合物大分子链以不同的构型排列,呈现出不同的晶体结构。

聚偏氟乙烯基(PVDF)介电材料的研究进展

聚偏氟乙烯基(PVDF)介电材料的研究进展

山东化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY・60・2021年第50卷聚偏氟乙烯基(PVDF)介电材料的研究进展邓红,胡飞燕,龙康(江门职业技术学院,广东江门529090)摘要:简要介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)的结构和介电性能,从提高介电常数和力学性能出发,综述了陶瓷填料/聚偏氟乙烯复合材料、导电填料/聚偏氟乙烯复合材料和三元杂化聚偏氟乙烯复合材料介电性能的研究进展,并展望了PVDF应用及研究方向’关键词:聚偏氟乙烯;高介电常数;复合材料中图分类号:TQ325.4文献标识码:A文章编号:1008-021X(2021)03-0060-03Research Progress of Poly(Vinyli/ene Fluori/e)-baseC Dielectric MaterialsDeng Hong,Hu Feiyan,Long Kang(Jiangmen Poeytechnic$Jiangmen529090$China)Abstract:With the advent of the5G era,electronic devices are developing towards miniaturization,multifunction,lightoeight and oeiibieity.ThFeooeF,mateiaeswith high diecteicconstantand eowdiecteiceo s haeFbFcomFthFoocusoothFindustey.ThFsteuctue and diecteicpeopFetisoopoeyeinyeidFnFoeuoeidF(PVDF)wFe beioeyinteoducFd in thispapFe,oeom thFeiwoo impeoeingthFdiecteicconstantand mFchanicaepeopFetisooPVDF,thFeFsFaech peoge s oodiecteicpeopFetisoocFeamics packiny/PVDF,conductive fO/WPVDF and the terna/hybrid polyvinylidene001X1composites were/viewed.The application and eeseaech dieection ooPVDFaeeaesopeospected.Key words:polyvinylidene Ouoride;high dielectriv constant;composite materials5G时代的大幕已经徐徐拉开,世界各国把抢占5G通信技术的至高点作为国家重要发展战略,在关键元器件、上游材料制备和网络部署等方面都积极布局,抢占先机,而应用于5G通信的新材料的发展,必将助力5G通信的蓬勃发展。

共混聚己二酸丁二醇酯对聚偏氟乙烯结晶过程中晶型转变的影响研究

共混聚己二酸丁二醇酯对聚偏氟乙烯结晶过程中晶型转变的影响研究

共混聚己二酸丁二醇酯对聚偏氟乙烯结晶过程中晶型转变的影
响研究
本课题制备了质量比80/20的PVDF/PBA共混物,通过差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、偏光显微镜(POM)以及扫描电子显微镜(SEM)研究了在共混物中熔体PBA对PVDF等温结晶过程中晶型转变的影响。

通过共混物结晶后升温熔融过程的DSC曲线,我们发现在共混物在结晶过程中产生了一种熔点极高的晶体。

通过FTIR的表征,我们确定了这部分晶体是由α晶型转变而来的Y晶型,其具有比γ晶型更高的熔点,被称为γ’晶型。

同时我们通过对红外结果的定量分析确定了这种转变是发生在晶体中的固固相转变。

通过POM原位观察晶体的熔融行为,我们发现γ’晶型主要分布在球晶中心部分,说明这种转变是从球晶中心部分开始的,随着结晶时间逐渐延伸至整个球晶。

用SEM从片晶尺寸表征晶体形貌,发现γ’晶型的形貌与γ球晶有明显差异。

前者整体形貌相似于α球晶形貌,球晶呈环带结构,但片晶较α片晶相比较为弯曲。

而γ球晶中的片晶整体呈杂乱无规的排列,片晶呈C状卷曲,球晶整体呈菜花状。

这种α向γ’晶型的转变是由共混PBA诱导产生的。

由于PVDF/PBA是熔体相容体系,当PVDF在高温结晶时,PBA主要分布在PVDF的片晶之间,熔融态的PBA 能够增强PVDF非晶区的链段活动能力,有利于PVDF分子链段发生构象转变,进而促进PVDF固固相转变行为的发生。

聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究

聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究

聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究摘要:聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有良好机械性能、高耐化学性和优异绝缘性的重要聚合物。

为了改善其力学性能,常常将其他材料作为填料加入到PVDF基质中制备复合材料。

本文通过研究PVDF基复合材料的结晶性能,探究不同填料对PVDF结晶行为的影响。

实验结果表明,填料对PVDF复合材料的结晶性能具有显著影响,可通过选择适宜的填料类型和填料含量来调控PVDF复合材料的结晶性能。

【关键词】聚偏氟乙烯,复合材料,结晶性能1. 引言聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有优异性能的聚合物材料,广泛应用于电池隔膜、传感器、铁电材料等领域。

尽管PVDF本身具有良好的物理和化学性能,但其力学性能相对较差。

为了提高其力学性能,许多学者通过将其他材料作为增强填料加入到PVDF基体中,制备复合材料,以期改善其性能。

因此,研究复合材料中填料对PVDF结晶行为的影响变得尤为重要。

2. 实验方法2.1 材料制备采用熔融共混法制备含不同类型和不同含量填料的PVDF复合材料。

本实验中选取了碳纳米管(CNT)和纳米粉体填料作为填料,填料体积分数分别为1%、3%、5%和7%。

2.2 结晶性能测试采用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)分别对PVDF复合材料的结晶性能进行测试。

DSC测试用于测量PVDF复合材料的结晶温度(Tc)、熔融温度(Tm)和熔体热焓变化(ΔHm),XRD测试用于分析PVDF复合材料中的结晶类型和晶体结构。

3. 结果与讨论3.1 DSC测试结果实验结果显示,随着填料含量的增加,PVDF复合材料的结晶温度(Tc)显著提高。

同时,填料的添加还使得PVDF复合材料的熔体热焓变化(ΔHm)增大,表明填料的加入促进了材料分子链的结晶。

此外,不同类型的填料对PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化也存在差异。

以CNT为填料的PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化较高,而以纳米粉体填料为填料的PVDF复合材料的性能相对较低。

聚偏氟乙烯膜研究进展

聚偏氟乙烯膜研究进展

聚偏氟乙烯膜研究进展摘要:聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于优异的性能被广泛应用于很多领域。

本文重点总结了聚偏氟乙烯膜在光催化膜、电池隔膜、压电性能方面的最新研究进展。

关键词:聚偏氟乙烯;光催化膜;电池隔膜;压电性能Research progress of polyvinylidene fluoride membranesZhang Bingtao(Shan Dong JinHuiMo Technology Co., Ltd., Zhaoyuan 265400)Abstract: Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in many fields due to their excellent performance. This articlefocuses on the latest research progress of PVDF membranes in photocatalytic membranes, battery diaphragms, and piezoelectric properties.Key words: polyvinylidene fluoride; photocatalytic film; battery diaphragm; piezoelectric performance作者简介:张兵涛(1986—),男,硕士研究生,工程师,研究方向:膜法水处理。

膜技术在解决当前全球面临的水资源短缺、环境污染等重大问题方面扮演者越来越重要的角色,也是传统工艺改造及产品升级换代等实现高质量发展的重要支撑。

聚偏氟乙烯近年来受到大家的广泛关注,并在很多领域得到应用,本文从聚偏氟乙烯在光催化膜、电池隔膜、压电性能方面研究进展方面进行综述。

1.光催化膜光催化技术是光催化剂在光照的作用下将污染物矿化为一些无机离子、二氧化碳和水。

聚偏氟乙烯的晶体结构及应用

聚偏氟乙烯的晶体结构及应用
PVDF是 由 cF_CH键接成 的长 链分 子构 成 ,常态 下 为 半结 晶高聚物 ,结 晶度约为 50% 。迄今 报道有 43、y、6及 8 等 5种晶 型 。J,它 们 在不 同 的 条 件 下形 成 ,在 一 定 条 件 (热 、电场 、机 械及 辐射 能 的作 用 )下 又 可 以相互 转 化 。 在这 5种 晶型 中,口晶型最 为重 要 ,作为 压 电及 热释 电应 用 的 PVDF主要是含 有 卢 晶型。笔 者现 将 PVDF的 晶体结 构 研究 进度作一综述 ,并简单介绍 PVDF的应用 。 1 PVDF多晶型的 晶体 结构 及其形成条件 1.1 Ot晶 型
和 6晶型 。(It晶型的 n6平 面结构如 图 1所示 。
0.964 nln
图 1 d晶型的 n6平面结构示意 图
在一定 的温度下 以较大 的降 温速率 熔融 冷却 可 以得 到 晶型 的 PVDF。在 与环己酮 、二 甲基 甲酰胺 、氯苯形 成 的
溶液 中结晶也可 以得到 晶型 的 PVDF【l 。 1.2 启晶 型
Ot晶型是 PVDF最普 通的结 晶形式 。其为 单斜 晶系 ,晶 胞参数 为 口:0.496 am,b=O.964 am,c=0.462 nm 。 晶 型 的构 型为 TGTG ,并且 由于 其链 偶极 子极性 相 反 ,所 以不 显极性 【9j。M.A.Bachmann等 。 用统 计的方法推论得 出 晶型 PVDF是 一种“上 一下 ”无序 的排列 ,每一条链沿 C轴 有 50% 的 几 率 呈 上 一下 取 向排 列 。 晶 型 PVDF的 这 种 统 计 无序 的排列结 构也可以解释 为外 力作用 有可 能使 转化 为
关 键 词 聚偏 氟 乙烯 晶体 结 构 晶 型 转 化 应 用
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聚偏氟乙烯晶体结构及多晶型转化关系的研究进展(兵器工业集团五三研究所,济南250031)摘要:介绍了聚偏氟乙烯(PVDF)两种主要的晶体结构:α晶型、β晶型,同时简要的介绍了PVDF的其它晶型。

探讨了不同环境因素下各晶型之间的转化关系。

指出PVDF压电材料在多个领域具有广阔的应用前景。

关键字:聚偏氟乙烯晶体结构晶型转化1引言近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)在功能高分子材料领域引起人们的特别关注。

其原因在于它具有实际应用价值的压电性,热释电性以及复杂多变的晶型结构。

PVDF是由CFCH键接成的长链分子,通常状态下为半结晶高聚物,结晶度约为50%。

迄今报道有五种晶型:α、β、γ、δ及ε型[1-2],它们在不同的条件下形成,在一定条件下(热、电场、机械及辐射能的作用)又可以相互转化[3-6]。

在这五种晶型中,β晶型最为重要,作为压电及热释电应用的PVDF,主要是含有β晶型。

2 PVDF多晶型的晶体结构及其形成条件2.1 α晶型α晶型是PVDF最普通的结晶形式。

其为单斜晶系,晶胞参数为a=0.496nm,b=0.964nm,c=0.462nm[7]。

a晶型的构型为TGTG ,并且由于a晶型链偶极子极性相反,所以不显极性[8]。

α晶型的ab平面结构示意图,如图1所示。

图1α晶的ab平面结构示意图Fig 1 Projection of poly(vinylidene fluoride) chain onto the ab plane of the unit cell forpolymorphic α________________________________________________________________ ______作者简介:张军英(1978-),女(汉族),在读硕士研究生,主要从事功能材料方面的研究。

通讯作者:E-mail:Tel:在一定的温度下以适当或较大的降温速率熔融冷却可以得到α晶型的PVDF。

在与环己酮、二甲基甲酰胺、氯苯形成的溶液中结晶也可以得到α晶型的PVDF[9]。

2.2 β晶型β晶型是PVDF的重要结晶形式,在压电和热释电方面有广泛的应用。

其为正交晶系,晶胞参数为a=0.858nm,b=0.491nm,c=0.256nm。

β晶型构型为全反式TTT,晶胞中含有极性的锯齿形链[10],其ab平面结构示意图如图2所示。

β晶型一般存在于拉伸取向的PVDF中,分子链呈规整排列,自发极化大,取向后的介电常数从6~8提高到11~14,所以一般通过机械拉伸α晶型的PVDF,产生晶型的转变,可以得到β晶型的PVDF,这种转变很大程度上受机械形变(mechanical deformation)的影响。

β晶型的PVDF还可以在其它多种条件下产生。

Lovinger[11]在180℃下将0.1%PVDF与DMF形成溶液,以溴化钾为基底,观察到PVDF 的附生现象。

通过光学显微镜发现,在溴化钾基底上,PVDF分子链沿卤化物[110]方向上形成片晶,呈现交错的草席状织构,并证其实晶型为β晶型。

Gregorio等[12]通过红外光谱发现20%的PVDF在二甲基甲酰胺(DMF)溶液中结晶,60℃时产生β晶型。

随着温度的升高,β晶型的含量逐渐降低,并向α晶型转变。

Matsushige和Takemura等[13]首先在400MPa的高压下,得到伸直链β型片晶,发现在大气环境压力下,熔点为207℃,比折叠链的β晶型的熔点高l7℃,比折叠链的α晶型高31℃。

Takeshi等[14]在温度277℃~287℃,压力在150MPa~500MPa的条件下研究PVDF 的结晶行为和形态,发现β晶型在六方相或亚稳的六方相中生长,并且显示出较小的热降解。

图2β晶的ab平面结构示意图Fig 2 Projection of poly (vinylidene fluoride) chain onto the ab plane of the unit cell forpolymorphic β2.2 γδε晶型γ晶型由于其晶胞结构有许多争论,一直受到关注。

Hasegawa[15]用非取向的PVDF以确定γ晶型的结构,发现γ晶型链的构型与β晶型几乎一致,为全反式结构,其晶胞参数为a=0.866nm,b=0.493nm,c=0.258nm,与β晶型的晶胞参数稍有不同。

γ晶型一般产生于高温结晶,Lovinger等[16] 在200℃~220℃的高温范围将PVDF/二甲基甲酰胺(DMF)熔融30min,在160℃~165℃范围对PVDF进行重结晶,得到γ晶型的PVDF。

在不同环境压力下对α晶型的PVDF进行热处理也能产生晶型[17]。

PVDF与二甲基亚砜(DMSO)、二甲基乙酰胺(DMA)、二甲基甲酰胺(DMF)形成的溶液,在高温熔融结晶,也发现γ晶型。

δ相是在高电场极化时α相向β相转化过程中的中间相,晶胞尺寸和分子链构型与α相相同,但内部分子链排列与α相有差异[18]。

Lovinger[19]探讨了PVDF在NaCl表面进行附生结晶,推断存在类似γ晶型的相反极性的ε晶型存在。

为了证实ε晶型的存在Lovinger[20]将PVDF在磁场下进行磁化,在160~180的高温下对PVDF进行退火处理,除得到极性γ相外,还得到了α相的非极性同系物ε相。

3 PVDF多晶型之间的转化α 晶相通常可以由PVDF熔融结晶而得到。

α 晶型PVDF在一定温度下拉伸,淬火,高电场极化及高压条件下都能产生β晶。

Matsushige[21]等的研究表明,α→β转化是从样品发生成颈现象开始的,α→β转化率在200%和300%应变之间是最大的。

研究还发现,PVDF样品在130℃下会发生α→β的晶型转化,并且会伴随着成颈现象发生;但在高于140℃的条件下,样品会发生均匀形变,观察不到成颈现象,却容易发生β→α的晶型转化。

冯玉军[22-25]等研究了单向冷拉伸过程中聚偏氟乙烯薄膜的组织结构变化情况。

分析结果表明, 在未经拉伸的初始膜中, 晶体相为α球晶。

拉伸使球晶转变成β片晶, 转变量的体积分数随着拉伸比率的增加而提高。

在室温拉伸条件下, 当拉伸比率D ≥4. 2 以后, α相完全转变成β相。

刘栋[26]等人利用单轴拉伸工艺制备了高β相的相对含量的PVDF薄膜,运用XRD、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试手段,分析了拉伸过程中PVDF薄膜形貌与结构的变化。

结果表明,PVDF薄膜中的α晶相受均匀外力作用转变成β晶相,在80℃下拉伸5倍时,薄膜中的β相的相对含量可达77%。

Mohammadi[27]等人用吹塑法制备PVDF薄膜,利用XRD、FT-IR进行测试得到在87℃下拉伸6.5倍时,薄膜中的β相的相对含量可高达86.5%。

Nakamura[28]等通过固相共挤凝胶膜的方法制备了高方向性的β型PVDF薄膜(20μm),挤出温度为160℃,挤出比为拉伸比为8,得到结晶度为55%~76%,取向度为0.993的薄膜,该薄膜有较好的机械性能,在拉伸方向上,挤出模量为8.3GPa,拉伸强度0.84GPa,而高结晶度和高方向性带来的是较好的压电性。

Nakamura等[29]在上述基础上,研究了挤出拉伸比对β型PVDF的影响,结果发现随着挤出拉伸比的增加,初始α型PVDF的凝胶薄膜逐渐转变为β型。

当挤出拉伸比增加到9时,α型PVDF完全转化为β型,动态杨氏模量增加到10.5GPa,压电性也明显增加,结晶度提高到73%~80%。

最终得到的β型PVDF薄膜的机械性能和电性能与传统β型PVDF相比都得到大幅度提高。

长春应化所的陈晔[30、31]等研究了淬火温度对PVDF薄膜形态结构的影响。

通过高温淬火的方法从PVDF熔体直接生成了β晶。

β晶的临界淬火温度为30℃,淬火温度在40℃~70℃时,α和β共存;当淬火温度较高时(80℃~150℃),生成了α相结晶;淬火温度高于165℃时,则得到PVDF的γ相结晶。

PVDF熔体在高压下也会发生β晶的转化,如在280℃和500MPa的压力下会生成α、β的混合晶相,压力超过500MPa时只产生β结晶。

也有人发现PVDF熔体在400MPa的压力下也会生成γ相结晶。

在电场极化作用下也可以发生α→β间的晶型转化,Davis等人[32]通过仔细分析X衍射数据,解释了在极化电场作用下晶型的转化,X衍射数据表明在1.25MV·cm-1电场作用下, α相的晶面衍射强度逐渐减弱而β相的晶面衍射强度增加,表明发生了α→β晶的转化。

Venkatachalam研究发现[33]α相通过热诱发退火结晶可得到γ相。

含β相的PVDF样品缓慢加热并通过β相的主熔融区,也可得到γ相。

此外,通过加入某种表面活性剂也可以制备γ晶相。

Prest研究[34]认为高电场可导致α型转化为δ晶型。

4 结论PVDF压电薄膜是一种优良的传感材料,在工业自动化、仪器仪表、医疗器具、爆炸冲击测量等领域有着广阔的应用前景。

为了缩小与发达国家的差距,应进一步开展PVDF压电薄膜材料研究、应用研究和开发工作。

本文主要对PVDF的五种晶型的结构特征、各种晶型的形成条件及相互转化关系进行了讨论,对于一些问题还需要进行近一步的讨论,例如,PVDF在熔融挤出过程中,口模处的温度对其α、β结晶的相对含量的影响以及拉伸形变过程中片晶结构的变化情况等等。

搞清楚这些问题,可以为PVDF的研究提供更多的实验依据,同时也为功能性PVDF在一些新领域中的应用做出有意义的理论指导。

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