基于結(jié)晶模板PVDF多孔材料制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控.pdf

1、多孔材料因其低密度和高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，在催化劑負(fù)載、藥物吸附與控制緩釋、氣體儲(chǔ)存、物質(zhì)分離等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。因此，其制備策略備受關(guān)注。另一方面，結(jié)晶/結(jié)晶性聚合物共混體系中，兩種晶體間的相對(duì)分布包含“i nter-spherulites和inner-spherulites”、“inter-lamellar和inter-fibrillar”以及“inter-lamellar inclusion和inter-lamellar exclus

2、ion”等幾種不同的尺度和形式。長(zhǎng)期以來，其精確調(diào)控面臨巨大挑戰(zhàn)。本文選用了具有熱力學(xué)相容窗口的PVDF/PBSU共混體系，通過組成、熱歷史以及拉伸等作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合抽提方式，成功制備了孔徑、孔形貌以及宏觀力學(xué)性能可控的PVDF多孔薄膜。建立了一種有效的晶體結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的多孔材料構(gòu)筑與調(diào)控新策略。
　　(1)PVDF/PBSU共混體系中inter-lamellar和inter-fibrillar結(jié)

3、構(gòu)控制及多孔PVDF構(gòu)筑與尺寸調(diào)控:本部分工作中，我們采用PVDF/PBSU共混體系中PVDF70％和PVDF30％兩種配比，實(shí)現(xiàn)了“inter-lamellar”和“inter-fibrillar”結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控。在PVDF70％配比下，PVDF和PBSU的體積分?jǐn)?shù)相當(dāng)，是形成inter-lamellar結(jié)構(gòu)的主要原因。而當(dāng)PVDF充當(dāng)貧相（即PVDF30％）時(shí)，PVDF的片晶主要位于PBSU的晶疊之間，即所謂的inter-fibri

4、llar結(jié)構(gòu)。通過索氏抽提的方式選擇性地去除PBSU相，成功制備了具有良好力學(xué)性能的納米級(jí)PVDF多孔材料，且inter-lamellar和inter-fibrillar結(jié)構(gòu)分別對(duì)應(yīng)較小和較大尺寸的孔結(jié)構(gòu)。因此，該部分研究工作建立了inter-lamellar和inter-fibrillar結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控新策略;
　　(2) PVDF/PBSU共混體系中inter-lamellar inclusion和inter-lam

5、ellar exclusion結(jié)構(gòu)控制及取向多孔材料構(gòu)筑:通量和截留率是衡量分離膜性能的重要指標(biāo)，為了在保持截留率的同時(shí)提高通量，我們以PVDF/PBSU體系為例，發(fā)展了制備取向孔結(jié)構(gòu)的新策略。研究發(fā)現(xiàn)該共混體系中PVDF和PBSU片晶主要以交替堆疊的方式存在（inter-lamellar inclusion結(jié)構(gòu)）。而通過拉伸和等溫結(jié)晶的共同作用，可將PBSU片晶從PVDF的片晶中排出，自成一列，形成inter-lamellar exc

6、lusion的結(jié)構(gòu)，即，以拉伸作用與等溫結(jié)晶相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)inter-lamellar結(jié)構(gòu)的有效控制。在此基礎(chǔ)上，選擇性去除PBSU相后，獲得了沿拉伸方向高度取向的PVDF多孔材料;
　　(3) PVDF/PBSU共混體系中inter-spherulites和inner-spherulites結(jié)構(gòu)的熱歷史調(diào)控:在本部分工作中，我們以PVDF/PBSU共混體系為例，通過起始狀態(tài)的相分離行為和等溫結(jié)晶溫度兩種方式調(diào)控PBSU在

7、PVDF結(jié)晶過程中的排出行為，即兩種高分子片晶或晶疊的相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了“inner-spherulites”和“inter-spherulites”兩種典型結(jié)構(gòu)的有效控制。結(jié)果表明:從兩相區(qū)出發(fā)經(jīng)較高溫度的緩慢結(jié)晶后，絕大多數(shù)PBSU處于PVDF球晶之間。因此，以氯仿抽提去除PBSU后所得多孔PVDF薄膜中的孔較大，且拉伸時(shí)的斷裂伸長(zhǎng)率較低;而從一相區(qū)出發(fā)，共混體系經(jīng)較低溫度的快速結(jié)晶，PBSU被包在PVDF球晶內(nèi)部，可獲得尺寸較小