聚偏氟乙烯的α相到γ′相相转变过程的研究

The solid-solid phase transition from the α-nonpolar crystal to the γ′ polar ferroelectric form of PVDF in the interface regions between α and γ spherulites will be tracked by in-situ approach. The phase interface of γ-type nanorods (thin films)/PVDF matrix composite system and the phase transition behavior in PVDF/PBA and PVDF/aPS blends will be investigated. The effects of γ-type crystal structures (lamellae, nonorods and thin films) on the phase transformation process of PVDF will be demonstrated. Furthermore, we will shed light on the relationship between the phase separation and transition in PVDF miscible or immiscible blends. The transition mechanism of molecular conformation and crystal structure will be explained by morphological and crystallographic investigation, which will benefit the design criteria necessary for PVDF.

通过原位跟踪研究PVDF的α/γ球晶边界区域内α相到γ′相的固-固相转变过程，深入剖析γ-PVDF纳米晶须（薄膜）/PVDF基体复合体系的相界面结构，以及探索PVDF/PBA和PVDF/aPS共混体系中PVDF的相变行为，确定γ相晶体结构（γ相片晶、晶须和薄膜）对相变过程的影响作用，阐明PVDF的热力学相容和不相容共混体系中不同的相分离结构对其相转变行为的影响规律。从聚合物形态学和晶体学两个方面来解释聚偏氟乙烯的α相到γ′相的相转变机制和本质，为调控聚偏氟乙烯的晶体结构乃至物理特性提供重要的理论依据。

PVDF 除了具有优异的压电性和介电性能、机械性能、耐化学腐蚀性和热稳定性，其多样化的使用性能与其复杂多变的晶型结构（α、β和γ相等）有密切关系，并且各种晶型晶体之间可相互转变。深入研究 PVDF 的各种晶型结构和它们之间的转变机制和本质，具有重要的理论意义和实际应用价值。本项目使用显微拉曼光谱仪等分析手段原位跟踪研究了 PVDF 的α/γ 球晶边界区域内α→γ′的固-固相转变过程；研究了剪切应力作用下PVDF结晶过程以及相转变行为，探索了β相晶体对α→γ′相转变的影响机制；研究了PVDF/PEA等共混体系中低熔点组分对γ相PVDF片晶形貌的影响机制、相分离结构对PVDF组分相变行为的影响规律。研究工作按照项目计划书的任务要求完成，取得了一系列成果。阐明了PVDF的相转变机理，提出了一种制备形态结构高度可控的γʹ相柱晶的新方法、以及γ相纳米管的制备方法，明确了温度、共混和剪切等不同条件对PVDF晶体形态结构的影响规律。培养硕士研究生5名，发表SCI/EI收录论文4篇，授权国家发明专利5项。