聚合物/生色团电纺丝复合纤维膜的制备及其应用研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li13688
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含有D-π-A结构的生色团分子通过电场极化技术被广泛用于非线性光学领域,是一类重要的光电信息材料。静电纺丝技术是通过高压电场的作用,制备具有纤维形貌薄膜的一种常用方法。本论文选用典型的生色团分子分散红1号(DR1)为研究对象,通过形貌学、光谱学和接触角等测试系统地探究静电纺丝过程中DR1分子在电场作用下取向的规律。同时通过电性能的相关测试证明将DR1掺杂到以高分子聚合物为基体材料制备的纤维膜中作为锂电池的隔膜可使室温离子电导率(σ)数值明显增大。本论文的主要创新点就在于将静电纺丝技术与偶极分子取向机理相结合,利用电纺丝过程中的高压电场作用,溶剂逐渐挥发,偶氮苯生色团发生一致取向并在膜中取向固定,主要工作包括如下方面:采用静电纺丝方法制备PMMA/DR1复合纤维膜,通过SEM测试对薄膜形貌特征进行表征,对纺丝工艺条件进行详细的探究,得到最优的纺丝工艺。然后对制备的PMMA/DR1复合纤维膜进行一系列的测试和表征,包括TGA、水接触角、Roman、FTIR和Uv-vis光谱。通过水接触角、Roman、Uv-vis等测试方法证明DR1分子在活化的状态下,巧妙地被施加静电纺丝的高压电场后发生取向。与此同时,将不同电压下制备的PMMA/DR1复合纤维膜应用于锂电池隔膜时,σ并未出现明显的增强趋势,也并无规律变化。这是由于PMMA聚合物制备成纤维膜对电解液的亲润性较差,不利于锂离子的传输,因此不适合作为隔膜材料。通过静电纺丝方法制备PVDF/DR1复合纤维膜,通过SEM测试对薄膜形貌进行表征,对纺丝工艺进行详细的探究,找到最佳的纺丝工艺条件。对制备的PVDF/DR1复合纤维膜进行TGA、水接触角、Roman光谱、FTIR光谱和σ等测试。通过水接触角和Roman等表征证明DR1分子在活化的状态下,被施加静电纺丝的高压电场后发生了取向。同时,将不同电压下制备的PVDF/DR1复合纤维膜应用于锂电池隔膜,室温σ远高于纯PVDF。然后将不同电压下制备的PVDF/DO25复合纤维膜应用于锂电池隔膜,室温σ的数值并无明显的变化规律。以上结果均表明将通过静电纺丝方法制备的PVDF/DR1复合纤维膜应用于锂电池时,在锂离子传输过程中室温σ的提高,不仅由于电压的不断增大引起分子重新定向排列发生取向,而且由于生色团分子DR1两端的-OH和-NO2对锂离子的吸引和排斥的协同作用。
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