采用分子動力學模擬和密度泛函理論(DFT),通過徑向分布函數(shù)、弱相互作用以及能量分析,提出靜電紡絲靜電場作用下聚砜咪唑(ImPSf)的二甲基甲酰胺(DMF)溶液成膜過程中離子簇的形成機制.與澆鑄條件下Cl^-橋聯(lián)咪唑功能基團不同,在電紡條件下,DMF偶極矩增大,DMF與咪唑功能基團的氫鍵作用增強,DMF揮發(fā)時帶動功能基團向相界面運動,傾向于在纖維表面聚集形成離子通道.靜電場作用還可以打破咪唑功能基團與聚砜主鏈之間的π-π堆疊吸引作用,從而促進功能基團形成微觀相分離,提高膜的電導率.

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖1ImPSf中功能基團聚集情況

在溶液揮發(fā)成膜過程中,ImPSf中的咪唑功能基團聚集成為離子簇,從而形成離子通道,而溶液中的溶劑DMF和平衡離子Cl-以及靜電場均會對該過程產(chǎn)生影響.COMPASSⅡ力場中,咪唑功能基團的N原子力場類型均為n3a+d,整個環(huán)以共軛形式存在,因此徑向分布函數(shù)分析過程不作區(qū)分.圖1(....

圖2澆鑄條件下咪唑功能基團與DMF

帶正電的咪唑功能基團間會相互排斥,因此,進一步分析了溶液中DMF和Cl-對咪唑功能基團聚集的影響.對DMF與ImPSf之間進行徑向分布函數(shù)計算,如圖2所示.DMF在咪唑功能基團附近的分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律.溶劑DMF中的O原子距離咪唑基團最近,約為0.45nm,其次為C原子,距離為....

圖3不同條件下咪唑功能基團-O(DMF)

靜電場會增強DMF與ImPSf之間的相互作用.圖3所示為咪唑功能基團與DMF中O原子徑向分布函數(shù)及配位數(shù)圖.在澆鑄條件下,第一個高峰出現(xiàn)在0.48nm附近,強度略大于1,在0.6nm處配位數(shù)為4;當靜電場強度小于1.5×10-2V/nm時,在0.3nm處出現(xiàn)一個小峰;而當....

圖4Cl-對咪唑基團的作用

作為ImPSf-DMF溶液中的平衡離子,Cl-與咪唑功能基團也存在較強的靜電作用.圖4(a)為咪唑功能基團與Cl-之間的徑向分布函數(shù).可見Cl-與咪唑功能基團結合位置約為0.38nm,峰高遠遠大于DMF與咪唑功能基團之間的徑向分布函數(shù),咪唑功能基團聚集時相互之間距離也更遠(....

本文編號：3911735