聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究

聚偏氟乙烯基复合材料结晶性能的研究

摘要：

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种具有良好机械性能、高耐化学性和优异绝缘性的重要聚合物。为了改善其力学性能，常常将其他材料作为填料加入到PVDF基质中制备复合材料。本文通过研究PVDF基复合材料的结晶性能，探究不同填料对PVDF结晶行为的影响。实验结果表明，填料对PVDF复合材料的结晶性能具有显著影响，可通过选择适宜的填料类型和填料含量来调控PVDF复合材料的结晶性能。

【关键词】聚偏氟乙烯，复合材料，结晶性能

1.引言

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种具有优异性能的聚合物材料，广泛应用于电池隔膜、传感器、铁电材料等领域。尽管PVDF本身具有良好的物理和化学性能，但其力学性能相对较差。为了提高其力学性能，许多学者通过将其他材料作为增强填料加入到PVDF基体中，制备复合材料，以期改善其性能。因此，研究复合材料中填料对PVDF结晶行为的影响变得尤为重要。

2.实验方法

2.1材料制备

采用熔融共混法制备含不同类型和不同含量填料的PVDF复合材料。本实验中选取了碳纳米管（CNT）和纳米粉体填料作为填料，填料体积分数分别为1%、3%、5%和7%。

2.2结晶性能测试

采用差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）分别对PVDF复合材料的结晶性能进行测试。DSC测试用于测量PVDF复合材料的结晶温度（Tc）、熔融温度（Tm）和熔体热焓变化（ΔHm），XRD测试用于分析PVDF复合材料中的结晶类型和晶体结构。

3.结果与讨论

3.1DSC测试结果

实验结果显示，随着填料含量的增加，PVDF复合材料的结晶温度（Tc）显著提高。同时，填料的添加还使得PVDF复合材料的熔体热焓变化（ΔHm）增大，表明填料的加入促进了材料分子链的结晶。此外，不同类型的填料对PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化也存在差异。以CNT为填料的PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化较高，而以纳米粉体填料为填料的PVDF复合材料的性能相对较低。

3.2XRD测试结果

XRD测试结果显示，填料对PVDF复合材料的结晶类型和晶体结构有着显著影响。无填料的PVDF材料只具有α相结构，而添加不同填料后，PVDF复合材料中出现了β相结构，且填料含量越高，β相占比越大。此外，不同填料类型对PVDF复合材料的结晶类型也存在差异。CNT填料使得PVDF复合材料增加了整体晶格的取向性，而纳米粉体填料则仅促进了PVDF复合材料的晶体结构的形成。

4.结论

本研究通过对PVDF基复合材料的结晶性能进行研究，发现填料类型和填料含量对PVDF复合材料的结晶性能具有显著影响。实验结果表明，填料的加入可提高PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化。不同填料类型对PVDF复合材料的结晶类型和晶体结构也有所差异。通过选择适宜的填料类型和填料含量，可以调控和优化PVDF复合材料的结晶性能，从而进一步提高其力学性能和应用范围。

本研究发现，PVDF复合材料的结晶性能受填料类型和填料含量的影响。CNT填料的加入提高了PVDF复合材料的结晶温度和熔体热焓变化，且增加了整体晶格的取向性。相反，纳米粉体填料仅促进了