[發(fā)明專利]一種PVDF復(fù)合殼聚糖氣凝膠的制備方法及對PVDF結(jié)晶過程的誘導(dǎo)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811055682.0
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN110885522B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曉紅;鞏陽;劉昊;張月;孫一萌;宋懷河
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

在本發(fā)明中，通過冷凍干燥的方式制備得到殼聚糖塊狀氣凝膠，并通過浸漬的方法在氣凝膠內(nèi)部負(fù)載PVDF，制備得到具有一定壓電性的復(fù)合材料，在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)載之后的PVDF發(fā)生了晶型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，說明殼聚糖對PVDF的結(jié)晶過程有一個誘導(dǎo)的作用，通過SEM，F(xiàn)TIR，XRD對其結(jié)果進(jìn)行了分析研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及殼聚糖氣凝膠的制備及其對聚偏氟乙烯（PVDF）晶型結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)作用。

背景技術(shù)

聚偏氟乙烯（PVDF），作為理想的機(jī)-電轉(zhuǎn)換功能壓電、鐵電材料，在電子器件技術(shù)領(lǐng)域有著優(yōu)異的應(yīng)用價值，從1880年石英晶體中的壓電效應(yīng)被居里兄弟研究發(fā)現(xiàn)開始，在很長的一段時間內(nèi)，無機(jī)壓電材料成為了壓電研究領(lǐng)域的主角。1969 年，Kawai在對聚偏氟乙烯（PVDF）的研究中發(fā)現(xiàn)，PVDF薄膜經(jīng)過高溫強(qiáng)電場極化或在單軸拉伸作用,可得到的具有強(qiáng)的壓電效應(yīng)的 PVDF 薄膜，從那開始，具有壓電性能的有機(jī)聚合物獲得了歷史性突破，與傳統(tǒng)的無機(jī)壓電鐵電材料相比，有機(jī)壓電鐵電聚合物具有如下有點：首先，化學(xué)穩(wěn)定性高，在強(qiáng)酸強(qiáng)堿等惡劣環(huán)境中不易被腐蝕損壞；其次，制造成本低、機(jī)械彈性高、易于加工成型、使用范圍廣；同時，柔軟易于與人體皮膚匹配，可以將其制成醫(yī)用傳感器用來檢查人類身體存在的某些疾病問題；最后，聚合物薄膜材質(zhì)輕，可以將其加工成大面積的柔性薄膜，用來生產(chǎn)各種機(jī)電換能器和陣列傳感器。

而在研究過程中發(fā)現(xiàn)，PVDF主要有4種晶型結(jié)構(gòu)：α相、β相、γ相和 δ相。但并不是每一種晶相都具有壓電和鐵電性能，只有 β和 γ相才顯示出較強(qiáng)的壓電和鐵電性能，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電學(xué)性能優(yōu)異的PVDF薄膜在我們生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越大的作用，因此，要獲得高含量PVDF壓電鐵電相就需要研究其相態(tài)的形成和相態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，這對我們深層次理解PVDF的結(jié)構(gòu)對其性能的影響機(jī)制具有重要的作用。

而在本發(fā)明中，通過冷凍干燥的方式制備得到殼聚糖塊狀氣凝膠，并通過浸漬的方法在氣凝膠內(nèi)部負(fù)載PVDF，制備得到具有一定壓電性的復(fù)合材料，在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，負(fù)載之后的PVDF發(fā)生了晶型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，說明殼聚糖對PVDF的結(jié)晶過程有一個誘導(dǎo)的作用，通過SEM，F(xiàn)TIR，XRD對其結(jié)果進(jìn)行了分析研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種殼聚糖塊狀氣凝膠的制備方法和對PVDF的浸漬方法，包括以下步驟：

步驟一：殼聚糖氣凝膠的制備，取40 ml的去離子水于燒杯中，在磁力攪拌下加入一定量的殼聚糖粉末，攪拌均勻后緩慢加入一定量的乙酸，低速持續(xù)攪拌，待攪拌均勻后靜置脫泡，直到溶液澄清。

步驟二：冷凍干燥，將靜置澄清后的溶液倒入安瓿瓶中，-20 ℃預(yù)冷凍一晚，然后在-90 ℃，真空環(huán)境下干燥48 h，制備得到殼聚糖塊狀氣凝膠。

步驟三：取20 ml N-N二甲基甲酰胺于燒杯中，加入一定量的PVDF粉末，攪拌8 h，使用前超聲3 h，制備得到澄清PVDF溶液。

步驟四： 將制備得到的殼聚糖塊狀氣凝膠放入澄清的PVDF溶液中，使其完全沒入溶液，保鮮膜封口靜置24 h。

步驟五： 將浸漬完成后的樣品置于真空干燥烘箱中，50 ℃干燥4 h，制備得到PVDF/殼聚糖氣凝膠復(fù)合材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是：在殼聚糖氣凝膠制備階段，持續(xù)攪拌時間在12 h以上的樣品更為均勻。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是：殼聚糖的量在2~1 g之間，過量或者少量都會造成樣品的損壞。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是：乙酸的量在溶液體積的2 %左右，過量會造成殼聚糖的析出。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案是：PVDF浸漬的量在復(fù)合材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10% ~ 20%左右。