聚偏氟乙烯流延膜的制备与性能

含β晶体的聚偏氟乙烯(PVDF)的极性较强,是一种重要的压电和铁电材料,受到人们的广泛关注。在该工作中,选择了PVDF的3种β晶体成核剂,首先用傅里叶红外光谱(FTIR)比较了3种成核剂对PVDF流延膜中β晶体含量的影响,随后选择成核效率最高的成核剂四苯基溴化膦(TPPB),通过调整流延工艺制备了高β晶体含量的PVDF流延膜,最后利用广角X射线衍射(WAXS)及小角X射线散射(SAXS)技术研究了PVDF流延膜以及其在后拉伸过程中的结晶结构,同时研究了流延膜的力学性能以及弹性回复性能等。研究结果表明,PVDF/TPPB流延膜的β晶体含量和片晶取向程度随着流延膜牵伸比的增加而增大。随着牵伸比的增加,PVDF/TPPB流延膜的屈服应力和杨氏模量增大,弹性回复能力增强。同时,在流延膜的后拉伸过程中,随着拉伸应变的增加,流延膜出现空洞结构,并且温度越低,空洞出现的临界应变越小,这对含β晶体PVDF微孔膜的制备具有指导意义。

静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜的细胞相容性

背景:聚偏氟乙烯具有压电性能、良好的生物相容性和无毒性,使其成为骨膜修复合适的候选材料。目的:评价掺锌镁离子静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜的体外细胞毒性。方法:采用静电纺丝技术分别制备纯聚偏氟乙烯、掺锌离子聚偏氟乙烯、掺镁离子聚偏氟乙烯、掺锌镁离子聚偏氟乙烯压电仿生骨膜,依次命名为PVDF、PVDF-Zn、PVDF-Mg和PVDF-Zn-Mg,其中锌、镁离子的质量分数均为1%。将成骨细胞、血管内皮细胞分别与4组仿生骨膜共培养,通过碱性磷酸酶染色、CD31免疫荧光染色、扫描电镜观察与CCK-8法检测仿生骨膜的细胞相容性。结果与结论:①成骨细胞:培养7 d的碱性磷酸酶染色显示,PVDF-Zn组碱性磷酸酶分泌多于其他3组。扫描电镜下可见,培养1 d时,细胞在PVDF-Mg和PVDF-Zn-Mg仿生骨膜表面得到了一定的铺展,伪足向四周伸展;到3 d时,各组细胞边缘向材料伸出伪足;到第5,7天时,细胞铺展充分、生长形态良好且牢牢地覆盖在纤维表面,细胞伪足向四周及纤维空隙中伸展。CCK-8检测显示,随着时间的推移,各组仿生骨膜上的细胞增殖呈上升趋势,培养1,3,5,7 d的细胞相对增殖率均≥75%,细胞毒性≤1级。②血管内皮细胞:培养3 d的CD31免疫荧光染色显示,细胞在各组仿生骨膜上良好地黏附和铺展,彼此连接,其中PVDF-Zn-Mg组细胞数量多于其他3组。扫描电镜下可见,培养1,3 d时,细胞开始黏附在各组纤维表面;到5 d时,细胞在纤维表面均铺展良好并伸出明显的伪足;到7 d时,PVDF-Mg、PVDF-Zn-Mg仿生骨膜上的细胞呈复层生长,并伸展伪足至纤维空隙内。CCK-8检测显示,随着时间推移,各组仿生骨膜上的细胞增殖呈下降趋势,培养1,3,5,7 d的细胞相对增殖率均≥125%,细胞毒性为0级。③结果表明:掺锌镁离子静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜具有良好的细胞相容性。

聚醚胺D230对聚偏氟乙烯膜表面亲水改性及其油水分离性能

针对聚偏氟乙烯(PVDF)油水分离膜普遍存在分离效果差、易受油污染等问题,受破乳剂多支链聚醚的化学结构和水下超疏油生物表面启发,将具有聚氧丙烯链段的聚醚胺D230引入到PVDF膜表面,构建聚醚胺功能化聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜。首先将PVDF与聚苯乙烯马来酸酐(SMA)共混,采用非溶剂致相转化法制备表面富含酸酐基团的SMA/PVDF膜,然后将膜浸泡于聚醚胺D230溶液中,聚醚胺的端胺基与膜表面的酸酐基团进行表面原位接枝,从而将亲水性聚醚链段固载于膜表面,改善膜表面润湿性和抗污染性。探究聚醚胺D230对膜表面的亲水改性效果及改性膜对含油污水的分离性能。结果表明:随着反应时间延长,膜表面D230的接枝率上升,在最优反应时间9 h下,达到接枝率387.8 mg/g;SMA/PVDF膜表面接枝D230后,膜表面的亲水性显著增强,纯水接触角降低至48.5°,水通量从接枝前的30 L/(m^(2)·h)提高至87 L/(m^(2)·h);D230接枝SMA/PVDF膜表现出水下超疏油特性,其对煤油的水下油接触角达到152°,且对油无黏附性,表现出良好的抗油污性能;D230接枝SMA/PVDF膜对十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的煤油/水乳状液具有分离效果,截油率达到99.0%,远高于SMA/PVDF对照膜的60.8%,在油水分离领域具有潜在应用价值。

静电纺丝聚偏氟乙烯压电仿生骨膜的生物相容性评价

背景:课题组前期研究发现,静电纺丝聚偏氟乙烯仿生骨膜具有良好的细胞相容性,但其生物相容性尚不清楚。目的:评价掺Zn2+、Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜的生物相容性。方法:取前期研究采用静电纺丝技术制备的聚偏氟乙烯、掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜,制备各组仿生骨膜浸提液,选择SD大鼠为实验对象,进行溶血实验、短期全身毒性实验、热源实验,选择豚鼠为实验对象,进行皮肤致敏实验,检测4组仿生骨膜的生物相容性。结果与结论:①溶血实验结果显示,掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜及聚偏氟乙烯浸提液的溶血率分别为(0.130±0.013)%,(0.149±0.020)%,(0.466±0.018)%,(0.037±0.018)%,符合生物材料血液相容性性标准;②短期全身毒性实验结果显示,4组仿生骨膜浸提液灌胃干预后未引起SD大鼠体质量减轻、摄食量变化及呼吸困难等毒性体征,对大鼠的主要脏器无毒性作用;③热源实验结果显示,掺1%Zn2+聚偏氟乙烯、掺1%Mg2+聚偏氟乙烯、掺1%Zn2++1%Mg2+聚偏氟乙烯及聚偏氟乙烯仿生骨膜浸提液干预后,SD大鼠体温升高值分别为(0.133±0.058),(0.100±0.010),(0.300±0.010),(0.300±0.017)℃,均小于0.6℃,体温升高度数总和均小于1.4℃;④皮肤致敏实验结果显示,4组仿生骨膜浸提液干预后豚鼠皮下未见红斑与水肿。结果表明:聚偏氟乙烯与掺Zn2+、Mg2+聚偏氟乙烯仿生骨膜具有良好的生物相容性。

聚偏氟乙烯及其共聚物涂覆聚烯烃隔膜的研究进展

隔膜是锂离子电池(LIB)的重要组成部分,对电池的容量、循环、耐久性以及安全性能等特性有较大影响。聚烯烃微孔膜具有良好的机械强度、化学和电化学稳定性高、低成本、高孔隙率和适当的热关断性能,,被广泛用作LIB隔膜。但聚烯烃微孔膜存在高温热收缩和电解液润湿性差等问题,降低了电池的安全性和电化学性能。聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物具有优异的电化学稳定性、化学稳定性、加工性能、介电性能等,通过在聚烯烃隔膜上涂覆PVDF及其共聚物,可显著改善隔膜的热稳定性和润湿性能。本文综述了PVDF及其共聚物涂覆聚烯烃隔膜的研究进展,并对PVDF及其共聚物涂覆聚烯烃隔膜的发展方向进行了展望。

氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯分离膜的制备、性能及应用

简述了聚偏氟乙烯(PVDF)膜与氧化石墨烯(GO)的结构特征,分析了有机-无机杂化膜的优势。详述目前GO/PVDF膜的几种主要制备方法,包括溶液浇铸法、静电纺丝法、化学接枝法、真空抽滤法等,分析了各制备方法的优劣。阐述了GO对PVDF复合膜孔径、亲疏水性能、膜通量、截留性能、力学性能等的影响,并对复合膜在水处理及其他潜在应用进行了综述。分析发现,溶液浇铸法工艺简单、制膜周期短,化学接枝法制得的膜各组分间结合稳固、服役时间长,而静电纺丝法制得的膜比表面积大、孔隙率高。在微观层面,GO片层发生毛细作用、低于片层直径的粒子能以更快的速度通过,宏观上表现为膜通量的提高,GO还能提高膜表面光洁度、减少杂质淤堵与污染,进而提高膜的使用寿命。对GO/PVDF复合膜的发展趋势进行了展望,以期为构建高效稳定的PVDF基分离膜提供理论依据与技术支持。

聚偏氟乙烯双疏膜的制备及其膜蒸馏性能

膜蒸馏处理含表面活性剂等复杂料液时,常规疏水膜存在易被润湿和污染的问题.目前,多层嵌入型表面结构的双疏膜受到广泛关注.本研究提出了一种新的无多层嵌入表面的聚偏氟乙烯(PVDF)双疏膜.首先,采用复合相转化法制备了PVDF和聚苯乙烯-马来酸酐(SMA)共混基膜,再经低表面能的全氟癸基三乙氧基硅烷(17-FAS)改性制备出双疏膜.该膜上、下表面对水和乙二醇接触角分别为135.9°、147.3°和112.2°、123.5°.在含表面活性剂和有机污染物的盐水料液中表现出高于0.4 MPa的优异液体穿透压力(LEP)。采用直接接触式膜蒸馏处理含盐含表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)及有机污染物黄腐酸(FA)或腐殖酸(HA)的复杂料液,结果表明,PVDF双疏膜的水通量达36kg/(m^(2)·h),盐截留率达99.9%,表现出优异的抗润湿和耐污染性能.

聚吡咯改性钛酸钡纳米颗粒/聚偏氟乙烯复合压电薄膜的制备及性能分析

为解决钛酸钡(BT)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料中两相材料间介电差异较大和BT难极化的问题,先以吡咯(Py)为聚合单体,通过细乳液聚合法制备聚吡咯改性BT(记作BT@PPy)纳米颗粒,然后将此作为纺丝液组分,利用静电纺丝法构筑BT@PPy/PVDF复合压电薄膜;进一步将铜箔电极贴于复合压电薄膜上下表面,制备BT@PPy/PVDF压电纳米发电机。采用FT-IR、TEM和XRD等手段分析BT@PPy纳米颗粒的结构和形貌,测试复合压电薄膜的压电常数和压电纳米发电机的输出电压。结果表明:PPy成功包覆BT纳米颗粒,形成核壳结构;添加质量分数为1%的BT@PPy纳米颗粒填料,静电纺丝所得复合压电薄膜的剩余极化由未改性前的0.125μC/cm^(2)提升至0.472μC/cm^(2),压电常数从12 pC/N增加到23.2 pC/N;所制纳米发电机输出电压从0.2 V提升到2.5 V,对外部压力感知敏感。聚吡咯对BT纳米颗粒的改性,提升了BT/PVDF复合压电层中BT的极化程度和压电层的压电常数,从而提高了所制压电纳米发电机的输出电压。研究结果可为制备高压电输出的压电纳米发电机提供有益参考。

钛酸钡/聚偏氟乙烯薄膜的制备及性能分析

聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的压电性能,能够实现机械能和电能的相互转化,在智能可穿戴方面具有巨大潜力。为提高其压电特性,以两步水热法制备不同长径比钛酸钡(BTO)纳米线,经多巴胺(DA)表面改性后,掺杂PVDF纺丝液,通过静电纺丝制备纳米压电纤维膜,研究了掺杂后压电薄膜的物相、压电常数和介电性能。结果表明:0.3 mol/L的Ba(OH)_(2)生成的BTO纳米线长径比最大达到48;最大长径比D-BTO纳米线掺杂PVDF形成的纳米纤维膜电学性能最好,压电常数达到33,介电常数达到19.2。

聚偏氟乙烯/聚砜纳米纤维滤膜的性能优化研究

以聚偏氟乙烯、聚砜为原料,利用静电纺丝法制备了聚偏氟乙烯/聚砜纳米纤维滤膜,研究铸膜液配方和制备工艺参数对复合膜的力学性能、透气性能和过滤性能的影响。结果表明,聚砜的加入,大大提高了聚偏氟乙烯纳米纤维滤膜的综合性能。当聚偏氟乙烯、聚砜、DMAC的质量分数分别为16%、4%、80%时,滤膜的综合性能最好,滤膜的平均接触角、断裂伸长率、平均孔径和气体渗透率分别为119.54°、35.25%、4.1567μm和3.59×10^(-5)m^(3)/(m^(2)·Pa·s);与聚偏氟乙烯纳米纤维滤膜相比,复合膜的平均接触角提高了5.52%,断裂伸长率提高了40.05%,平均孔径下降了33.12%,气体渗透率提高了10.26%。膜内部纤细且丰富的3D贯穿孔隙结构为化学杀菌剂的引入提供更多的载点,可进一步提高复合膜的抗菌性能。

聚偏氟乙烯薄膜在污水处理中的应用

膜分离法因其成本低、无二次污染、效率高被认为是一种有效的工业污染物去除方法。聚偏氟乙烯(PVDF)因其具有良好的耐化学性、热稳定性、机械强度和良好的加工成膜性能,是制造处理工业废水的合适膜材料。综述了PVDF分离膜在不同类型废水处理中的应用,表明改性PVDF膜能够有效分离废水中的有机染料、油污和重金属离子,对PVDF分离膜未来发展趋势进行了展望。

用于处理染料废水的聚偏氟乙烯膜改性及其应用研究进展

基于膜的废水处理方式正在逐渐成为处理染料废水的首选技术。聚偏氟乙烯(PVDF)膜由于其良好的特性而广受欢迎。探讨了基于PVDF的膜在去除各种合成染料中的应用;详细讨论了在表面涂覆和共混法中获得高性能PVDF膜的不同制备方法,以及基于PVDF的膜在吸附、过滤和膜蒸馏中的相关研究;列举了为了增强其性能而向PVDF膜中加入的纳米材料;讨论了纳米材料对PVDF膜表面特征、亲水性、结晶度的影响。

聚偏氟乙烯微滤膜的制备及相转化工艺参数的优化

作者采用非溶剂致相分离的方法,以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)为原料,以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂制备微滤膜,探究非溶剂添加剂的种类与含量、预蒸发时间、环境湿度等因素对膜的微观结构、纯水通量及表面亲疏水性的影响。结果表明:固定PVDF的质量分数为16%,将异丙醇(质量分数为16%)和甘油(质量分数为6%)混合物作为添加剂,放入相对湿度为80%的环境中预蒸发4min后浸入水浴凝固,可获得具有大孔径、高通量、高疏水性的PVDF微滤膜。该PVDF膜的表面结构完全开放,支撑层由连通的蜂窝状孔结构组成,浸润后的水通量可达到(8650.74±305.29)L/(m^(2)·h),同时,对200nm的聚苯乙烯微球的截留率为99%以上。此外,该PVDF微滤膜的表面接触角为(122±3)°,有望用于生物医药生产过程中的空气除菌过程。

取向聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)薄膜制备方法研究进展

聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))是一种柔性聚合物铁电材料,其压电、铁电性能与其晶型、结晶度、晶体取向密切相关。本文综述了近年来取向P(VDF-TrFE)薄膜制备方法取得的新进展,分析了不同制膜方法对压电、铁电性能的改善情况,为开发优异性能的P(VDF-TrFE)器件提供参考。

聚偏氟乙烯纳米纤维抗菌膜的制备及其空气过滤性能研究

讨论了N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的配比对含碘有机抗菌剂溶解性的影响,优化制备工艺得到了对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有较好抗菌性的聚偏氟乙烯纳米纤维抗菌膜。通过调节收卷装置滚动轴承的卷曲速度,获得了具有不同阻力压降和空气过滤性能的丙纶基聚偏氟乙烯纳米纤维复合材料,经测定其最优过滤效率可达99.81%。综合考虑阻力压降,最佳品质因子可达0.0112,具备过滤空气中颗粒污染物的应用潜力。

从专利角度看静电纺聚偏氟乙烯纳米纤维的应用进展

静电纺丝技术是目前制备纳米纤维材料最重要的方法之一。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种半结晶性的热塑性塑料,具有独特的压电性、介电性、热电性和生物相容性。静电纺丝制备的聚偏氟乙烯纳米纤维在电工电气、环境工程、生物医学、纺织等领域有着广泛的应用。本文主要结合中国专利检索情况,从应用的角度阐述了静电纺丝聚偏氟乙烯纳米纤维的研究进展,并对其未来发展趋势进行了展望。

半互穿网络结构提升聚偏氟乙烯基材料储能温度稳定性

随着新能源汽车和油气勘探等高温环境对电储能器件的需求迅速增长,对储能电容器的小型化与高温化要求越来越高。常见的极性介质材料能够实现高储能密度特性,但是随着温度的升高其介电性能严重降低;而常见的高温聚合物,虽然高温介电性能温度稳定性良好,但是极化响应较低。为此研究了利用半互穿交联聚合物共混方法,在具有高介电性能的聚偏氟乙烯中引入具有高玻璃化转变温度与高击穿强度的聚甲基丙烯酸酯,构建互穿交联网络结构协同提高储能性能及其温度稳定性。通过差示扫描量热法和X射线衍射结果发现形成的半互穿交联聚合物无定形区温度稳定性随聚甲基丙烯酸酯含量增加而增强。获得的最优组分在30~120℃范围内同一电场强度下的储能密度与效率控制在6.9~7.6 J/cm~3与81%~59.7%,储能密度随温度的相对变化率在11.2%,高于大部分铁电聚合物。

聚偏氟乙烯基柔性压电传感器的研究进展

随着智能化时代的到来,柔性压电传感器作为传感器的主要类型之一,是感知信息、发出信号的关键,柔性压电材料的选择与传感器的性能参数密切相关。与传统的压电材料相比,聚偏氟乙烯(PVDF)在柔性、可拉伸性、化学稳定性、机电转换、易用性和声传播阻抗方面具有显著优势,因此PVDF成为研究的热点。详细介绍PVDF柔性压电式传感器的工作原理,全面介绍了不同类型基于PVDF的柔性压电式传感器,分析了其优缺点及发展前景,为高性能、多功能的柔性PVDF压电传感器提供一些启示。

聚苯乙烯马来酸酐对PVDF膜结构和性能的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)膜易受化学污染,常需要进行表面改性。然而,PVDF作为一种化学惰性高分子聚合物,很难直接进行化学改性。为解决该问题,本文将聚苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)与PVDF共混,采用非溶剂致相转化法(NIPS)制备具有丰富酸酐活性基团的PVDF/SMA共混膜,考察了PVDF和SMA聚合物相容性,探究了铸膜液中PVDF含量、SMA含量以及凝固浴温度等参数对PVDF/SMA共混膜表面结构、孔结构、纯水通量、BSA截留、润湿性等的影响。结果表明:SMA与PVDF为部分相容体系,当SMA含量低于60%时,二者具有良好相容性;水为凝固浴可制备PVDF/SMA共混膜,随着凝固浴温度升高,PVDF/SMA共混膜纯水通量上升,BSA截留率下降;随铸膜液中PVDF聚合物含量增加,膜表面亲水性下降,导致其纯水通量显著降低;铸膜液中添加剂SMA含量对膜结构和性能等均有显著影响,随着SMA含量增加,膜表面开孔率提高,平均孔径和孔隙率均上升,亲水性增强,水通量增大,与未加SMA的PVDF膜相比,通量提升了38倍。

聚偏二氟乙烯压电泡沫支架制备及其骨诱导活性

背景:骨是一种天然压电材料,具有仿生压电效应的组织工程材料可应用于骨组织缺损的修复。目的:基于固相力化学技术制备一种有促成骨能力的压电支架材料,表征其对成骨细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:通过固相剪切碾磨技术混合不同质量比例的聚偏二氟乙烯及NaCl粉体(质量比分别为60∶40、50∶50、40∶60、30∶70),熔融下形成块状材料后通过纯水溶解去除NaCl,最终制备得到具有不同孔隙率的聚偏二氟乙烯压电泡沫支架(依次命名为PVDF-40、PVDF-50、PVDF-60、PVDF-70)。表征各组支架表面形貌、晶相构成、热力学行为、机械性能、压电性能。将4组支架分别与MG63细胞共培养,检测支架的生物相容性及促成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜下可见4组支架具有多层级孔隙,随着混合粉体中NaCl质量分数的增加,支架的孔隙率升高;X射线能量色散谱、X射线衍射图谱、傅里叶变换红外光谱及热失重分析结果显示,4组支架材料主体为不具压电性的α相,固相力化学激发出更多β相,以增强其压电性能,其中PVDF-60组β相含量占比最高;循环压缩测试及压电性能测试结果显示,PVDF-60组相较其他组拥有更高的压缩强度和压电性能;②扫描电镜与激光共聚焦显微镜下可见MG63细胞良好地黏附于4组支架表面,细胞形态良好并伸出较多的伪足、分泌大量细胞外基质;CCK-8实验显示,PVDF-60组培养4 d的细胞增殖吸光度值高于其他3组(P<0.0001);碱性磷酸酶染色及茜素红染色显示,PVDF-60组碱性磷酸酶表达与钙化结节数量均高于其他3组(P<0.01,P<0.0001);③聚偏二氟乙烯压电泡沫支架均具有较好的细胞相容性,其中PVDF-60组具有更优异的力学性能、压电性能和骨诱导能力。