热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜的研究

热致相分离法是一种制备聚合物微孔材料的有效方法.介绍了聚合物初始浓度、稀释剂、降温速率、成核剂、萃取剂等因素对热致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔材料的影响,并对热致相分离法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜的最新研究进展进行了介绍.     

热致相分离制备聚偏氟乙烯膜

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基材,选用3种稀释剂邻苯二甲酸二甲酯(DMP),间苯二甲酸二甲酯(DMIP),水杨酸甲酯(MS)为稀释剂,通过热致液-固相分离制备了微孔膜.结晶度随PVDF含量的增加先增加后降低,在40%(wt,下同)时结晶度最大.结晶温度随着PVDF-MS,PVDF-DMIP,PVDF-DMP的顺序降低.考察了不同降温条件对聚偏氟乙烯膜的结构的影响.在液-固相分离的前提下,通过不同的降温条件,得到球粒堆积的微观结构.     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯膜的研究

基于热致相分离基本原理,通过熔融共混聚偏氟乙烯/CaCO3/邻苯二甲酸二丁酯三元体系,制备了聚偏氟乙烯膜.考察了稀释剂和CaCO3含量对膜微观结构及拉伸强度的影响,以及CaCO3含量对聚偏氟乙烯结晶温度、结晶度的影响.结果显示,稀释剂和CaCO3含量对膜微观结构和拉伸强度影响显著;而CaCO3含量虽然对共混体系结晶度影响不太明显,但是对其结晶温度有较为显著的影响.     

品字形聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备

采用溶液相转移法,通过特殊结构的纺丝喷头,制备了品字形PVDF中空纤维膜,讨论了PVDF固含量和芯液组成对品字形膜形态结构和性能的影响。结果表明,随PVDF固含量的增大,品字形膜支撑层空穴变小,膜丝外形融合程度减小,海绵体结构更致密,超滤水通量、透气系数和膜蒸馏通量相应减小,膜丝断裂强力增大;随芯液中溶剂DMAc含量的增加,品字形膜支撑层空穴变小,融合部分海绵体变致密,超滤水通量、透气系数减小,膜蒸馏通量略微提高,膜丝断裂强力增大;优化后的品字形膜的水通量较单芯膜有所降低,但断裂强力显著提高,接近单芯膜的3倍。     

异径聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及其性能研究

为增强膜材料的抗污染性能,通过对于湿相转化法制膜过程中铸膜液及芯液挤出频率及强度的调节,研制出内径呈规则性波动的异径聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜.系统研究了异径膜的波动周期、内径比对膜强度、通量及其耐污染性的影响规律.结果表明,随着波动周期的减小、内径比的增加,膜丝的始泡点略有减小,通量显著提高.波动周期为5.0 cm时,膜的内径比从1.0增加到1.4时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)增至260.0 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量的衰减比由39.1％降至27.5％.内径比为1.3时,膜丝从无波动至波动周期减小到4.0 cm时,纯水通量由180.1 L/(m2·h)提高至234.1 L/(m2·h);在卵清蛋白溶液中通量衰减比由39.1％降至32.7％.     

固相剪切碾磨对聚偏氟乙烯结构和介电性能的影响

利用固相剪切碾磨技术(S~3M)制备了高β晶含量的聚偏氟乙烯(PVDF)微米级粉体,研究了PVDF粉体的结构形态、粒径及粒径分布,碾磨遍数对粉体结晶结构和介电性能的影响。结果表明,固相力化学反应器强大的挤压和剪切作用可使PVDF中α晶转变为晶,从而有效提高PVDF粉体中β晶相对含量;随碾磨遍数增加,PVDF粉体β晶含量逐渐提高,未碾磨PVDF中的β晶相对含量为37%,碾磨15遍后β晶相对含量达90%以上;同时,介电常数则由1.20增加至10.77,提高约1个数量级。固相剪切碾磨技术为高介电性能材料的制备提供了新途径。     

热致相分离法制备聚偏氟乙烯微孔膜的微观结构研究

以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和十二醇组成的混合溶剂为稀释剂,采用热致相分离法(TIPS法)制备了聚偏氟乙烯(PVDF)微孔膜.测试了不同体系的固-液相分离温度,研究了稀释剂、冷却条件、聚合物浓度对膜断面微观结构的影响.     

聚偏氟乙烯增强微孔膜的制备研究

对带衬布的聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）增强微孔膜（ＰＶＤＦ增强膜）与未带衬布的ＰＶＤＦ微孔膜（ＰＶＤＦ膜）进行了对比分析实验，实验及测试结果表明，通过寻调节制膜条件，便可制备出平均孔径和孔隙率与同一配方的ＰＶＤＦ膜上同的ＰＶＤＦ增强膜，该膜用于蒸馏实验，其截留率与ＰＶＤＦ膜相同，通量还销有增加。     

Mechanical and electrical properties of electrospun CNT/PVDF nanofiber for micro-actuator applications

Electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF)-containing carbon nanotubes (CNT) were prepared for use in fabricating actuator materials. Actuating displacement was measured in an electrochemical environment. The electrospun nanofibers were arranged using a drum-type collector, and morphology was investigated using a field emission-scanning electron microscope. The uniformity of dispersion of CNT in the PVDF nanofibers was monitored by electron probe X-ray micro-analysis. Tensile strength and electrical resistivity results were used as an indication of the state of alignment. The electrospun CNT/PVDF nanofiber sheets exhibited better mechanical and electrical properties in the arranged direction. The efficiency and electrical capacities of electrospun CNT/PVDF nanofiber sheet were compared with those of cast PVDF sheets for use in actuator applications in electrochemical environments. The electrospun CNT/PVDF nanofiber sheets exhibited much better actuator performance than PVDF sheets, which are attributed to their superior electrical properties.

Highlights

(1) The interfacial durability of CNT/PVDF nanofibers was enhanced to increase contact area by reinforcing CNT.

(2) The efficiency of CNT/PVDF actuators was improved due to interfacial properties.

(3) Thin thickness drum-type collector was made to enhance nanofiber alignment.

(4) The arranged CNT/PVDF nanofibers exhibited better mechanical and actuating displacements.     

拉伸工艺对聚偏氟乙烯薄膜结晶特性的影响

采用挤出法制备了PVDF片材;利用单轴拉伸工艺制备了β相含量相对较高的聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜;采用偏光显微镜、差示扫描测试仪、X射线衍射仪等仪器,分析了拉伸过程中PVDF薄膜的形貌、结晶度以及结构变化,讨论了不同拉伸温度、不同拉伸比以及不同拉伸速率对薄膜微观结构及β相相对含量的影响。结果表明:PVDF薄膜拉伸过程中α相受外力作用转变成β相。PVDF挤出片材在拉伸温度80℃、拉伸比5倍,拉伸速率50mm/min条件下进行拉伸时,薄膜中β相的相对含量可高达57%。     

退火温度对PVDF薄膜结构的影响及其性能研究

通过拉伸工艺,在不同的退火温度下,制备了PVDF薄膜,用XRD分析了退火温度对拉伸PVDF薄膜β相含量的影响.实验结果表明,退火温度为120℃时,β相的含量达到最大值,薄膜呈现明显的铁电性,矫顽场接近1.0mV/cm,电位移D为5μC/cm2.在25℃时,薄膜的热释电系数p为0.3×10-8C/cm2·K.     

Research on hydrophobicity of electrospun Fe3O4/PVDF nanofiber membranes under different preparation conditions

Abstract

Preparation condition can affect the structure and the properties of nanofiber membrane. In order to explore suitable conditions to prepare the Fe₃O₄/PVDF nanofiber membrane with good hydrophobicity, the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes obtained by electrospinning was investigated by changing preparation conditions like weight percentage of Fe₃O₄ nanoparticles, blending quality concentration of poly (vinylidene fluoride) (PVDF) and Fe₃O₄ nanoparticles, and positive voltage. And the variations of hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes modified by 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl trimethoxysilane were studied. The results show that the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes has changed under different preparation conditions. The contact angles of samples increased after a modification by 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl trimethoxysilane, which indicates that the hydrophobicity of Fe₃O₄/PVDF nanofiber membranes has been enhanced.     

电场作用下PVDF薄膜的结构相变与剩余极化特性研究

采用流延工艺制备了半晶态的PVDF薄膜,通过X射线衍射分析（XRD）对不同电场强度下电极化的薄膜进行了表征。电极化的相变过程为α相→δ相→β相。薄膜的铁电性能分析表明,薄膜的剩余极化值Pr随电场强度变化的趋势符合Boltzmann分布函数,拟合的Boltzmann方程表明：引起Pr变化最大的极化电场强度范围是105～125MV／m,最大的剩余极化值Pr达到6μC／cm^2。     

PVDF/PTFE双层复合驻极体膜的制备及压电性

基于利用PTFE优异的电荷储存性能，诱导和稳定PVDFβ相的形成以提高复合材料的压电性的思想，采用旋涂工艺和电晕放电方法制备了PVDF/PTFE复合驻极体压电膜，借助压电系数和表面电位测量相结合的方法，研究了制备工艺对复合膜驻极体性能的影响，并结合XRD衍射分析，研究了结晶形态与压电性的关系．结果表明复合膜d33压电系数最高达75pC/N，明显优于PVDF单层膜，其原因与复合膜电荷存储能力的提高及复合膜PVDF微晶中β相含量的增加有关．     

PVDF/PS共混微孔膜的制备

将聚偏氟乙烯和聚砜共混,通过溶胶一凝胶相转化法研制高孔隙率微孔膜．考察了聚合物浓度、PVDF／PS配比、溶剂种类和组成、添加剂浓度、凝胶浴温度和组成、溶剂挥发时间和热处理温度对膜孔径和孔隙率的影响．实验发现：使用DMF／DMAc混合溶剂可提高膜孔径和孔隙率;随LiCl含量的增加,膜孔径和孔隙率逐步增加;凝胶浴温度对膜的水通量没有太大的影响,但凝胶浴组成对膜性能有很大的影响;延长溶刺挥发时间,导致平均孔径减小．选择适当的膜液组成,可制得孔径为0.2～1.0μm,孔隙率达到90％以上的PVDF／PS共混微孔膜,而且共混膜的孔隙率比单组分PVDF膜有大幅度的提高．说明共混化是一种改善PVDF膜性能的有效方法,具有极好的实用开发价值,     

异形聚偏氟乙烯中空纤维膜的研制

利用特殊结构的纺丝喷头,通过溶液相转移法,研制具有异形结构如:一字形多芯、品字形多芯结构的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜.系统研究了纺丝入水距离、异形膜形状对膜形态结构与性能的影响.结果表明:随纺丝入水距离的增大,异形膜的超滤水通量、透气系数、膜蒸馏通量、抗压密系数、断裂强力及破裂压力减小;异形膜中品字形三芯中空纤维膜的断裂强力较单芯中空纤维膜有很大的提高,而且破裂压力和抗压密系数在异形膜中最大,纺丝成形稳定性最佳.     

膜法海水提溴用PVDF中空纤维膜的研制

采用相转化法制备海水提溴用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜,考察聚合物浓度、无机复合添加剂浓度、膜干燥方式及后处理方法对膜结构和性能的影响.结果表明,无机复合添加剂能有效提高膜机械性能,同时不影响膜疏水性;溶剂置换法不能完全避免膜收缩,从而直接影响膜孔结构和透气性能.物理后处理方法可显著提高膜透气性能,氮气通量为8.62 m3/(m2.h),孔隙率为63.31%,膜断裂强度可达到1.64 cN/Tex,膜断裂伸长率为79.10%.