溶液法制备PVDF薄膜电活性相方法.pdf

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1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．41No．9http：ffbhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0685溶液法制备PVDF薄膜电活性相方法孙美玲，邓元+，王瑶(北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191)摘要：为了制备具有电活性相的聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜，采用了

2、简单易操作的溶液涂膜方法，并研究了不同前驱体溶液浓度、搅拌时间以及热压工艺对PVDF不同电活性相的晶型结构形成的影响，利用x射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对PVDF薄膜的晶型结构进行分析．结果表明：前驱体溶液浓度7％～10％，搅拌时间2～3h都有利于B相的形成，利用红外光谱，可以计算B相的含量，在前驱体溶液浓度7％，搅拌时间2h时得到最大的B相含量81．3％；热压对PVDF薄膜的晶型结构有很大的影响，经过热压处理的PVDF薄膜中^y相转变成更加致密的B相．关键词：聚合物；聚偏氟乙烯(PVDF)；B相；^y相

3、；溶液法中图分类号：0631．1+2文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)09．1742-07聚偏氟乙烯(Poly(VinylideneFluoride)，PVDF)因为具有优异的铁电、压电性能和多变的晶型结构，多年以来受到人们广泛的关注¨。3-．半晶态聚合物PVDF具有5种晶型结构：全反式们['rI'构型的B相，TGTG构型的d和8相，TTT．GrlTrG构型的叮和￡相¨o．氟原子与氢原子、碳原子相比具有更强的电负性，这就使PVDF单体具有很强的偶极矩，所以PVDF每条分子链都有与链垂直的偶极矩．如果聚

4、合物晶型中的分子链排列形成互相平行的偶极矩，那么晶型就具有极性，如PVDF的B、1和8晶型，其中B相具有最大自发极化率；然而，如果晶胞中分子链排列形成反平行的偶极矩，那么晶型极性消失，如非极性的d和8相”⋯．在PVDF所有的晶型中，B相是电活性最强的晶型，具有最优的铁电和压电性能，可以应用在传感器、制动器、电池和磁电领域等．因此，如何获得电活性相特别是B相成为人们争相研究的热点¨引．为了获得PVDF的电活性相，许多不同的制备方法已经被提出，主要分为两类：特殊方法处理纯PVDF和添加填料诱导．由tit—PVDF在温度80℃

5、和拉伸比R=3—5经机械拉伸能够得到B相¨0。；熔融状态PVDF经高温高压淬火(2800C，≥500MPa)，或者经超高的冷却速度(>2000K·S。1)非等温结晶得到PVDF电活性相¨1

6、；高压条件下由溶液结晶得到电活性相或者高压条件下通过控制结晶温度(80℃最佳)直接在N，N．二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲基亚砜(DMSO)等溶液中结晶得到电活性相u引；添加黏土、石墨纳米片或者水和盐等填料诱导¨⋯1以及与其他物质共聚¨副等方法都可以获得PVDF电活性相．机械拉伸法是最常用的方法但是会引入很多缺陷，造成拉伸后薄膜强度性

7、能的下降．本文通过最简单易行的溶液法制备PVDF电收稿日期：2014—11-06；录用13期：2014—12-10；网络出版时间：2014·12—1810：06网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20141218．1006．001．html基金项目：国家教育部博士点项目基金(20111102110035)作者简介：孙美玲(1989一)，女，山东聊城人，硕士研究生，meilin98911@126．corn·通讯作者：邓元(1972～)，男，湖南泸溪人，教授，dengyuan@

8、buaa．edu．en，主要研究方向为新型有机一无机纳米复合功能材料的制备及应用．引用格式：孙美玲，邓元，王瑶．溶液法制备PVDF薄膜电活性相方法fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41(9)：1742·1748．SunML，Dengy，WangY．PreparationmethodsofPVDFfilmwitheleetroactivephasebysolutionmethodⅣJ．JournalofBeifingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(9)：1

9、742-1748(inChinese)．第9期孙美玲，等：溶液法制备PVDF薄膜电活性相方法l／4)活性相薄膜，研究前驱体溶液的浓度、前驱体溶液1．1．5熔融热压搅拌时问和热压工艺对PVDF晶型形成的影响，通过红外光谱仪(FourierTransforminfraredspec—troscopy，FTIR)和X射线衍