离子液体在高性能聚偏氟乙烯材料中的应用研究

摘要

聚偏氟乙烯(PVDF)因其优良的机械性能及良好的化学稳定性作为工程材料在含氟树脂中脱颖而出，而PVDF最引人注目的是其还可以做为功能材料的使用。聚偏氟乙烯的优良性能主要得益于其多变的晶型，尤其是 PVDF的β晶型及极性稍弱的γ晶型。一般的热加工方法很难制备得到PVDF的β晶型，通常生成非极性的α晶型。除电极化和拉伸等方法可以得到β相外，添加相应的辅助剂可以有效对PVDF的结晶行为施加影响制备得到β相。离子液体(IL)是近年来新兴的绿色环保溶剂，具有极低蒸汽压、宽电化学窗口及良好的热稳定性。常温下离子液体中全部由阴阳离子组成，因此离子液体与聚合物共混常常会得到性能优异的复合材料。尤其是与PVDF共混，离子液体的阴阳离子与 PVDF分子链间有很强的电荷库仑力作用，对 PVDF结晶行为影响显著，从而制备得到PVDF的极性相。因此，本论文系统地研究了离子液体对PVDF及其共混物结晶行为和相形态结构的影响，结论如下：　　(1)通过密炼的方法将离子液体加入到 PVDF/PA6共混物中，研究离子液体与PVDF和PA6的相容性，考察离子液体对PVDF结晶行为以及PVDF/PA6形态结构和冲击韧性的影响。研究结果表明，离子液体的加入使得共混物的海-岛结构转变为海-海结构，这种结构有利于冲击韧性的提高。另外，离子液体使得 PA6分子链活动性增强，这对提高冲击韧性也具有很大作用。　　(2)通过IL/DMF混合溶剂溶解PVDF经浸没沉淀法制备聚偏氟乙烯压电性多孔膜，研究不同配比的混合溶剂和温度对PVDF多孔膜水通量的影响，并分析离子液体对PVDF结晶影响。研究结果显示，在低凝固浴温度和高离子液体百分含量条件下，离子液体有助于 PVDF结晶和抑制混合液的液-液相分离。由此得到晶粒更加细小和水通量更大的 PVDF薄膜。在低凝固浴温度条件下，离子液体离子液体与 PVDF分子链之间的相互作用使其产生TTTT构象，即离子液体的存在促进PVDF结晶生成β晶体而没有α和γ晶体。　　(3)通过熔融共混法将IL与PVDF共混，研究离子液体不同含量对PVDF结晶过程的影响，并在离子液体存在的条件下考察温度对PVDF结晶行为的影响，深入理解IL与PVDF相容及相互作用机理。研究表明，含0.2%(wt)离子液体的PVDF在155℃等温结晶可以制备得到高纯度的γ相，且所制得的γ相在60℃拉伸时有利于PVDF的γ相向β相转变。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 聚偏氟乙烯概述

1.3 离子液体概述

1.4 离子液体在高性能聚偏氟乙烯中的应用研究概述

1.5 本论文研究的目的、意义与内容

2 离子液体辅助制备高抗冲击强度聚偏氟乙烯共混物

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 离子液体辅助制备高水通量聚偏氟乙烯分离膜

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 离子液体诱导形成聚偏氟乙烯γ相及拉伸转变

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

5 结论

参考文献

攻读硕士期间已发表论文：

致谢