Polymer：離子液體/水的添加和靜電紡絲條件對聚偏氟乙烯納米纖維晶體結構的影響

DOI:10.1016/j.polymer.2020.122478

本文研究了離子液體（ILs）和水的添加以及靜電紡絲（ES）條件對聚偏氟乙烯納米纖維氈晶體結構的影響。研究者使用了可以與極性聚合物形成氫鍵的1-乙基-3-甲基咪唑雙（三氟甲磺酰）亞胺鹽（[EMI][TFSI]）作為離子液體。與先前報道的PVDF膜形成情況相比，添加很少量的IL（相對于全部溶劑為0.25 wt％）足以促進PVDF納米纖維的β相形成。另外，添加水顯示出相似的β相形成效果，但是該影響低于添加IL的影響。至于ES條件，研究者檢查了施加電壓和旋轉收集器速度的影響。這些ES條件改變了納米纖維墊的外觀和可加工性。但是，它們對晶體結構沒有太大影響。此外，還研究了其壓電性能。壓電輸出電壓隨IL濃度的增加而降低，但是通過從納米纖維氈樣品中去除殘留的IL可以阻止這種降低。

圖1.（a）純PVDF納米纖維和（b）-（i）具有不同IL含量的IL系列的SEM圖像。施加電壓和旋轉收集器速度分別固定為20 kV和2000 rpm。

圖2.水系列的SEM圖像。施加電壓和旋轉收集器速度分別固定為20 kV和2000 rpm。

圖3.由圖1、2和圖S2評估的IL系列、水系列和IL清洗系列的纖維直徑。

圖4.（a）IL系列和（b）水系列的DSC熱分析圖。這兩張圖中還顯示了純PVDF納米纖維墊的數據。

圖5.相對于紡絲溶液中IL和水濃度的兩個系列的結晶度（χc）變化。

圖6.（a）IL系列和（b）水系列的XRD數據。這兩張圖中還顯示了純PVDF納米纖維墊的數據。

圖7.（a）IL系列和（b）水系列的FT-IR光譜。這兩張圖中還顯示了純PVDF納米纖維墊的數據。

圖8.F（β）值相對于紡絲溶液中IL或水濃度的變化。

圖9.（a）-（d）在不同施加電壓下紡制的IL-1 wt％和（e）-（g）水-1 wt％納米纖維墊的SEM圖像。旋轉的收集器速度固定為2000 rpm。

圖10.在不同旋轉收集器速度下紡制的IL-1 wt％納米纖維墊的SEM圖像。施加電壓固定為20 kV。如文中所述，以2000 rpm的速度制備相應的水-1 wt％納米纖維墊，如圖2（b）所示。

圖11.IL-1 wt％和水-1 wt％納米纖維氈的纖維直徑隨（a）施加電壓和（b）旋轉收集器速度的變化。

圖12.施加電壓對IL-1 wt％和水1 wt％納米纖維氈樣品的（a）χc和（b）F（β）值的影響。

圖13.旋轉收集器速度對IL-1 wt％納米纖維氈樣品的（a）χc和（b）F（β）值的影響。

圖14.通過壓縮納米纖維氈樣品產生的輸出電壓。數據來自圖S12、S13和S14。