[发明专利]一种高度自极化的PVDF及其共聚物材料的制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高度自极化的PVDF及其共聚物材料的制备方法与应用。将PVDF或PVDF共聚物粉末按照特定质量体积比溶至于DMF中，将混合液迅速倒入大量的去离子水中，通过抽滤，收集去离子水中的高度自极化PVDF或其共聚物的粉末。利用该法制备的PVDF及其共聚物粉末具有高达90％以上的β相。β相相含量在机械能到电能转换中起重要作用。所得的自极化PVDF粉末可在超声机械作用下促进染料污染物的吸附、降解和双氧水的制备效率，此外该粉末与商用硫化锌物理混合后，可实现手指级别揉搓下有效发光。与传统提高PVDF及其聚合物中β相含量的方式相比，该方法耗能低、制备简单、易于工业化与商业化发展。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种高度自极化的PVDF及其共聚物材料的制备方法和应用。

背景技术

自从压电响应被发现以来，压电材料引起了人们的极大兴趣，并被广泛应用于机器人、可穿戴电子设备、医疗设备和智能皮肤。与压电陶瓷相比，压电聚合物虽然具有较低的压电响应，但其柔韧性好、成型容易、成本低等优点使其具有广阔的应用前景。聚偏氟乙烯(PVDF)是研究最多的压电聚合物，是一种半结晶和多晶型聚合物，可以在α、β、γ、δ和ε晶相中生成，并具有不同的链构象。在几种不同的晶型中，β相PVDF 因具有最强极性晶体结构，相含量的提高最广泛使用的过程是“极化”，这是通过机械拉伸或在PVDF上施加电场来实现的。在PVDF的五种晶型中，只有具有极性的β相具有热释电性能，而α相和γ相可以通过机械拉伸极化转换成β相，因此，如何获得更高含量的β相，即PVDF的自极化是应用该材料热释电性能需首要考虑的问题。

本发明操作简单、成本低廉，通过溶液生长、与聚合物共混，可以轻松获得自极化PVDF。所制得的高度自极化的PVDF及其共聚物材料用于机械能捕获染料降解、压电催化产双氧水、压电发光。

发明内容

为有效提高PVDF的β相含量，本发明提供了一种高度自极化的PVDF及其共聚物材料的制备方法和应用。

本发明包括以下步骤：

一种高度自极化的PVDF及其共聚物材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将原料粉末溶至DMF中，置于搅拌台搅拌溶解12-24h，搅拌至完全溶解；所述原料粉末为聚合物粉末或其与填料的混合物；所述聚合物粉末为PVDF粉末或PVDF 的共聚物粉末；所述填料为ZnS或rGO-PEI粉末；所述聚合物粉末和DMF的投料比为 1g:100mL；PVDF或其共聚物首先溶解在一定的DMF中，分子浓度得到稀释，使得分子的状态得到充分的舒展。再将溶液倒入一定比例的水中，使得分子在水中析出，析出过程中分子与水分子的极性相互作用，从而形成β相。

2)待完全溶解后，将混合溶液快速倒入大量去离子水中，得到絮状溶液，用PVDF滤纸对混合物进行抽滤，待其烘干后得到自极化的产物。

进一步的，所述DMF和去离子水体积比为1：30。

进一步的，所述rGO-PEI粉末质量占原料粉末质量的15％。

进一步的，所述聚合物粉末和ZnS的质量比为1:10。

进一步的，所述PVDF的共聚物材料包括PVDF-HFP或PVDF-TrFE。

根据所述方法制备的高度自极化的PVDF及其共聚物材料，所述自极化的产物包括：自极化的PVDF及其共聚物材料、自极化的rGO-PEI/PVDF及其共聚物材料、自极化的ZnS/PVDF及其共聚物材料。

所述的高度自极化的PVDF及其共聚物材料在染料降解方面的应用。

所述的高度自极化的PVDF及其共聚物材料在压电催化产双氧水方面的应用。

所述的高度自极化的PVDF及其共聚物材料的应用，所述自极化ZnS/PVDF及其共聚物材料在压电发光方面的应用。