本文關鍵詞： 聚偏氟乙烯 高壓結晶 石墨烯 伸直鏈晶體 三維微納復合結構 納米線　出處：《西南交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：聚合物／石墨烯納米復合材料近年來引起了材料學界的廣泛興趣。將石墨烯引入到聚合物基體中,形成復合材料并且在高溫高壓的條件下結晶,不僅能提升聚合物的結晶度,還能夠得到一些常壓下難以得到的晶型及晶體形貌。PVDF為半結晶型聚合物,根據(jù)結晶條件的不同,可形成a、β、γ、δ及￡型晶體結構。PVDF的p及γ晶型結構的存在,使得它可以表現(xiàn)出較強的壓電與熱電性能。而基于PVDF的壓電聚合物器件的成功制備則主要取決于其中β及γ晶型的極化晶體的結構及含量。本論文利用簡單的機械-熔融共混法制備了分散均勻穩(wěn)定的聚偏氟乙烯/石墨烯(PVDF/Gr).聚偏氟乙烯/納米石墨烯片(PVDF/GNP)及聚偏氟乙烯/氧化石墨烯(PVDF/GO)復合材料,然后根據(jù)不同條件制備出相應的高壓結晶試樣,最后利用廣角X射線衍射儀(WAXD)、差示掃描量熱儀(DSC)、傅里葉變換轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(ATR-FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)及視頻接觸角測量儀(部分試樣)對高壓試樣進行檢測,得到以下結論：(1) PVDF/Gr復合材料的高壓結晶行為研究透射電子顯微鏡(TEM)及SEM的觀察表明,部分Gr在PVDF基體中整體分散均勻,并以片層結構存在于基體中。隨著最高結晶溫度的升高,試樣的熔點和結晶度有了明顯的提高,試樣中的α晶體減少,β和γ晶體增多；隨著保溫時間的延長,從0-10min的過程中,試樣的熔點、結晶度和晶型的轉(zhuǎn)變變化明顯,從10～60 min的過程中則變化不大,但熔點和結晶度都比較高且得到的全部是β和γ晶體；壓力下的變化規(guī)律和保溫時間一致,中間壓力為400 MPa。通過SEM除了觀察到了常見的β-伸直鏈晶體(β-ECCs)、一定取向的晶體和球晶外,高壓試樣中還形成了比較獨特的、由β晶體組成的三維微納立體復合結構。(2) PVDF/GNP復合材料的高壓結晶行為調(diào)查當GNP的含量為1%時,GNP在PVDF基體中分散良好,較多時則出現(xiàn)嚴重的團聚。隨著最高結晶溫度的提高,高壓試樣的結晶度和熔點都有一定程度的提高；隨著保溫時間的延長,壓力的升高或GNP質(zhì)量比的增加,試樣的熔點和結晶度均先升高后降低；通過品型的轉(zhuǎn)變規(guī)律發(fā)現(xiàn),260℃、400 MPa及保溫30 min是獲得具有壓電效應β和γ晶體的最適條件。經(jīng)過高壓處理的試樣的斷面蝕刻后觀察到了傳統(tǒng)的球晶、纖維狀的β晶體、伸直鏈β晶體、獨特的三維微納米結構以及三維微納米結構在高溫熔融后的形貌；PVDF及PVDF/GNP復合材料的親水性均較差,但PVDF/GNP復合材料經(jīng)高壓結晶并蝕刻處理后可實現(xiàn)由疏水表面向親水表面的轉(zhuǎn)變。(3) PVDF/GO復合材料的高壓結晶行為探索GO在PVDF基體中分散良好,沒有明顯團聚。隨著最高結晶溫度的升高,高壓試樣的熔點和結晶度都逐漸升高,α晶體的含量逐漸減少,β晶體的含量則逐漸增多,當最高結晶溫度為275℃時有γ晶體生成；隨著保溫時間的延長,高壓試樣的熔點和結晶度總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,保溫60 min的高壓試樣的熔點和結晶度相比于保溫30 min的高壓試樣有一定的降低,當保溫時間較短時≤10 min),高壓試樣中沒有γ晶體,只有α和β晶體,當保溫時間較長時(≥30 min),高壓試樣中則只有β和γ晶體,沒有α晶體；只有當壓力為300 MPa時,高壓試樣中含有α、β、γ晶體,其它試樣中則僅有β和γ晶體；通過SEM對所有高壓試樣的蝕刻斷面進行觀察,觀察到了傳統(tǒng)的球晶、纖維狀β晶體、還看到了β晶體的一些獨特形貌,如三維微納復合結構和納米線。
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【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 歐陽萌;龔克成;;壓電高分子材料[J];高分子通報;1993年02期

2 劉偉峰;孫志英;陳月霞;彭朝利;;聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂特性與加工應用[J];信息記錄材料;2013年05期

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本文編號：1480959