离子液体/水和静电纺丝条件对聚偏氟乙烯纳米纤维晶体结构的影响

Polymer：离子液体/水的添加和静电纺丝条件对聚偏氟乙烯纳米纤维晶体结构的影响

DOI:10.1016/j.polymer.2020.122478

本文研究了离子液体（ILs）和水的添加以及静电纺丝（ES）条件对聚偏氟乙烯纳米纤维毡晶体结构的影响。研究者使用了可以与极性聚合物形成氢键的1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰）亚胺盐（[EMI][TFSI]）作为离子液体。与先前报道的PVDF膜形成情况相比，添加很少量的IL（相对于全部溶剂为0.25 wt％）足以促进PVDF纳米纤维的β相形成。另外，添加水显示出相似的β相形成效果，但是该影响低于添加IL的影响。至于ES条件，研究者检查了施加电压和旋转收集器速度的影响。这些ES条件改变了纳米纤维垫的外观和可加工性。但是，它们对晶体结构没有太大影响。此外，还研究了其压电性能。压电输出电压随IL浓度的增加而降低，但是通过从纳米纤维毡样品中去除残留的IL可以阻止这种降低。

图1.（a）纯PVDF纳米纤维和（b）-（i）具有不同IL含量的IL系列的SEM图像。施加电压和旋转收集器速度分别固定为20 kV和2000 rpm。

图2.水系列的SEM图像。施加电压和旋转收集器速度分别固定为20 kV和2000 rpm。

图3.由图1、2和图S2评估的IL系列、水系列和IL清洗系列的纤维直径。

图4.（a）IL系列和（b）水系列的DSC热分析图。这两张图中还显示了纯PVDF纳米纤维垫的数据。

图5.相对于纺丝溶液中IL和水浓度的两个系列的结晶度（χc）变化。

图6.（a）IL系列和（b）水系列的XRD数据。这两张图中还显示了纯PVDF纳米纤维垫的数据。

图7.（a）IL系列和（b）水系列的FT-IR光谱。这两张图中还显示了纯PVDF纳米纤维垫的数据。

图8.F（β）值相对于纺丝溶液中IL或水浓度的变化。

图9.（a）-（d）在不同施加电压下纺制的IL-1 wt％和（e）-（g）水-1 wt％纳米纤维垫的SEM图像。旋转的收集器速度固定为2000 rpm。

图10.在不同旋转收集器速度下纺制的IL-1 wt％纳米纤维垫的SEM图像。施加电压固定为20 kV。如文中所述，以2000 rpm的速度制备相应的水-1 wt％纳米纤维垫，如图2（b）所示。

图11.IL-1 wt％和水-1 wt％纳米纤维毡的纤维直径随（a）施加电压和（b）旋转收集器速度的变化。

图12.施加电压对IL-1 wt％和水1 wt％纳米纤维毡样品的（a）χc和（b）F（β）值的影响。

图13.旋转收集器速度对IL-1 wt％纳米纤维毡样品的（a）χc和（b）F（β）值的影响。

图14.通过压缩纳米纤维毡样品产生的输出电压。数据来自图S12、S13和S14。

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文章来源：易丝帮