【摘要】：本文通過溶液共混與真空熱壓法分別將含有PEG長鏈的咪唑基離子液體、甲基丙烯酸甲酯與烯丙基咪唑離子液體共聚物修飾石墨烯(Gra)以及長鏈烷基離子液體修飾Gra混入聚偏氟乙烯(PVDF)中,制備了高極性晶體含量與功能化薄膜,系統(tǒng)地研究了功能性離子液體與離子液體共聚物修飾Gra對(duì)PVDF的晶型與性能的影響,并用結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究了 PVDF結(jié)晶機(jī)制的變化,獲得創(chuàng)新性研究成果。論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)部分:(1)在PVDF中混入含有PEG長鏈離子液體后,離子液體的咪唑陽離子和PVDF 的CF2-基團(tuán)之間的相互作用可以促進(jìn)極性的β/γ晶體生成,在熱退火作用下,離子液體的PEG鏈段與PVDF的CF2-基團(tuán)之間的相互作用可以促進(jìn)處于無定形區(qū)域的PVDF分子鏈按照模板繼續(xù)折疊為極性晶體。通過共混物的介電頻率譜,發(fā)現(xiàn)基體中混入離子液體和熱退火作用可以提高直流電導(dǎo)率和MWS極化,而MWS極化、離子極化和直流電導(dǎo)可以提高介電常數(shù)。(2)以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和1-乙烯基-3-乙基咪唑溴鹽(IL)為單體合成P[MMA-IL]共聚物,用于修飾Gra,制備了三元納米復(fù)合薄膜。數(shù)據(jù)表明P[MMA-IL]會(huì)通過咪唑陽離子-偶極子作用誘導(dǎo)β晶體;通過咪唑陽離子-π強(qiáng)相互作用,P[MMA-IL]對(duì)模板劑Gra表面進(jìn)行修飾,協(xié)同誘導(dǎo)作用增強(qiáng)。POM照片表明α晶體在生長過程中,MMA鏈段會(huì)嵌入到球晶的晶片空隙中,引起結(jié)構(gòu)疏松;離子-偶極子和IL成核作用導(dǎo)致β晶體尺寸較小,結(jié)晶較快。介電行為研究表明PMMA及其修飾Gra降低PVDF的結(jié)晶度和鏈濃度,導(dǎo)致界面極化和取向極化較弱,介電響應(yīng)較弱;而P[MMA-IL]修飾Gra誘導(dǎo)的β晶體、以及IL鏈段在界面的離子極化使得界面極化作用增強(qiáng),介電響應(yīng)增強(qiáng)。(3)研究溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑修飾Gra對(duì)PVDF結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的影響,測(cè)量等溫和非等溫結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)參數(shù)如相對(duì)結(jié)晶度(Xt)、半結(jié)晶時(shí)間(t1/2)、結(jié)晶速率常數(shù)(Z)、Avarami指數(shù)(n)和活化能(Ea)。對(duì)PVDF/0.5IL/0.5Gra等溫和非等溫結(jié)晶過程分析可得出結(jié)論,離子液體和Gra能促進(jìn)成核降低Ea;此外,離子液體和Gra的協(xié)同作用可形成β晶抑制α晶的形成。咪唑陽離子和碳環(huán)結(jié)構(gòu)的相互作用對(duì)PVDF結(jié)晶有很大影響,主鏈CF2-基團(tuán)與咪唑離子的相互作用對(duì)PVDF結(jié)晶也有影響。
[Abstract]:Imidazolyl ionic liquids containing long chains of PEG were prepared by solution blending and vacuum hot pressing respectively. High polar crystal content and functionalized films were prepared by blending methyl methacrylate with allyl imidazole ionic liquid copolymer modified graphene (Gra) and long chain alkyl ionic liquid modified Gra into polyvinylidene fluoride (PVDF). The effects of functional ionic liquids and ionic liquid copolymers modified Gra on the crystal structure and properties of PVDF were systematically studied. The crystallization mechanism of PVDF was studied by means of crystallization kinetics, and the innovative research results were obtained. The main contents of this paper are as follows: (1) the interaction between imidazole cations of ionic liquids and CF2- groups of PVDF can promote the formation of polar 尾 / 緯 crystals by mixing PEG long chain ionic liquids in PVDF. Under thermal annealing, the interaction between the PEG segment of ionic liquids and the CF2- group of PVDF can promote the PVDF chains in the amorphous region to be folded into polar crystals according to the template. Through the dielectric frequency spectrum of the blend, it is found that the DC conductivity and MWS polarization can be improved by adding ionic liquid and thermal annealing into the matrix, while the MWS polarization can be improved. Ion polarization and direct current conductance can improve the dielectric constant. (2) the copolymer of P [MMA-IL] was synthesized from methyl methacrylate (MMA) and 1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide (IL) as monomers. The ternary nanocomposite films were prepared by modified Gra,. The data show that P [MMA-IL] can induce 尾 crystal by imidazole cationic-dipole interaction, and P [MMA-IL] modifies the surface of template Gra by imidazole cation- 蟺 strong interaction. The synergistic inductive effect was enhanced. POM photos showed that during the growth of 偽 crystal, the MMA chain segment was embedded into the gap of spherulite wafer, resulting in loose structure, and the nucleation of ion-dipole and IL led to the smaller size and faster crystallization of 尾 crystal. The study of dielectric behavior showed that PMMA and its modified Gra decreased the crystallinity and chain concentration of PVDF, resulting in weak interfacial and orientation polarization and weak dielectric response, while P [MMA-IL] modified 尾 -crystal induced by Gra. The ionic polarization of the IL segment at the interface enhances the interfacial polarization and the dielectric response. (3) the effect of 1-hexadecyl-3-methylimidazolium bromide modified Gra on the crystallization kinetics of PVDF was studied. Kinetic parameters such as relative crystallinity (Xt), half crystallization time (t 1 / 2), crystallization rate constant (Z), Avarami exponent (n) and activation energy (Ea). Were measured for isothermal and non isothermal crystallization. It is concluded that ionic liquid and Gra can promote nucleation and decrease Ea;. In addition, the synergistic effect of ionic liquid and Gra can form 尾 -crystal to inhibit 偽 -crystal formation. The interaction between imidazole cations and carbon ring structure has great influence on the crystallization of PVDF, and the interaction between the main chain CF2- group and imidazole ion also affects the crystallization of PVDF.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O632.21

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本文編號(hào)：2282055