離子液體及離子液體修飾碳納米管對(duì)聚偏氟乙烯的改性研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)是一種重要的半結(jié)晶性工程塑料，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。自上世紀(jì)八十年代以來，對(duì)PVDF的改性研究一直受到眾多學(xué)者的關(guān)注。本文利用簡(jiǎn)單熔融共混的方法，首次嘗試使用咪唑類離子液體(IL)以及經(jīng)咪唑類離子液體修飾的碳納米管(IL-CNTs)對(duì)PVDF進(jìn)行改性，系統(tǒng)研究了IL及IL-CNTs對(duì)PVDF結(jié)構(gòu)和性能的影響，獲得了一系列創(chuàng)新性的研究結(jié)果。論文的研究?jī)?nèi)容主要包括兩部分:
　　 (1) IL（1-甲基-3-

2、丁基咪唑六氟磷酸鹽）對(duì)PVDF的改性研究
　　 利用DSC、DMA、SAXS等多種手段全面表征了PVDF和IL的相容性，發(fā)現(xiàn)PVDF和IL形成熱力學(xué)相容體系，二者的Flory-Huggins相互作用參數(shù)(x12）在190℃時(shí)是-2.65;進(jìn)一步研究表明PVDF和IL的相容性來自于IL中咪唑陽離子與PVDF中＞CF2的相互作用.
　　 PVDF熔融結(jié)晶時(shí)通常形成非極性的α晶體，其分子鏈為TGTG構(gòu)象。由于IL中咪唑陽離子與

3、PVDF中＞CF2的靜電作用，PVDF熔融結(jié)晶時(shí)形成TTTG構(gòu)象，因而少量IL的加入導(dǎo)致PVDF結(jié)晶時(shí)大量形成γ晶體。
　　 研究還發(fā)現(xiàn)，少量IL的加入不僅顯著提高了PVDF的斷裂伸長(zhǎng)率，而且拓寬了其屈服范圍，使材料表現(xiàn)出極佳的韌性。此外，IL大幅度提高了PVDF的抗靜電性能，并且賦予PVDF良好的透明性。因此，IL對(duì)PVDF起著增韌、改變晶型、賦予壓電性、抗靜電性及透明性的多重作用.
　　 (2) IL修飾CNTs及其

4、對(duì)PVDF的改性研究
　　 在第一部分研究的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步使用IL去修飾CNTs，然后將修飾后的碳納米管(IL-CNTs)與PVDF進(jìn)行熔融復(fù)合，制備PVDF納米復(fù)合材料。研究表明:IL是PVDF和CNTs的優(yōu)良“增溶劑”，經(jīng)IL修飾后的CNTs能夠均勻地分散在PVDF的基體中，形成良好的納米復(fù)合材料.
　　 與單純的IL不同，IL-CNTs能夠誘導(dǎo)PVDF非極性的α晶體大量轉(zhuǎn)變?yōu)棣戮w。我們認(rèn)為，由于咪唑陽離子與C

5、NTs之間的“陽離子-π”相互作用，CNTs表面包覆有一層或者多層具有規(guī)整排列的IL分子，其咪唑陽離子又與PVDF中＞CF2具有靜電作用，因此PVDF結(jié)晶時(shí)主要形成TTTT型構(gòu)象，加之CNTs本身很大的長(zhǎng)徑比，這就為PVDF的β晶相提供了成核的“模板”，最終生成大量的β晶體.
　　 研究還發(fā)現(xiàn)，在力學(xué)性能方面，未改性的CNTs使得PVDF的模量大大提高，但是其斷裂伸長(zhǎng)率急劇減小;而IL-CNTs中因IL的加入使其模量降低，斷裂伸