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POSS/PVDF材料的制备及其力学性能的表征

作　者: 刘一志
导　师: 孙毅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 固体力学
关键词: 倍半硅氧烷(POSS) 聚偏二氟乙烯(PVDF) 熔融共混法 正交实验法 力学性能 α晶型β晶型
分类号: V250.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


倍半硅氧烷(POSS)作为一种特殊的有机-无机杂化材料,在近几年的研究中备受人们关注。聚偏二氟乙烯(PVDF)是目前实际应用中压电性能最好的含氟塑料。利用两种材料的各自特点,通过改变POSS的有机-无机官能团能将POSS与PVDF结合成复合材料。本文对PVDF材料及POSS/PVDF材料的熔融共混制备方法进行了详细的研究,并表征了材料的力学性能,详细研究了合成条件(温度、转速、时间)对材料力学性能的影响,获得了最佳的实验工艺。熔融共混法加工过程中的混合温度、转速、时间对材料的成型和性质有着显著的影响,为得到最好的实验工艺。应用正交实验设计法设计出九组科学的实验工艺条件,并按上诉工艺将PVDF材料、质量比为5%和10%的POSS/PVDF材料制成α晶型膜材料,对三种不同配比九组不同工艺制备的薄膜进行力学性能测试。实验结果表明,少量的POSS单体杂化到PVDF材料中,能使材料的拉伸强度有显著的提高。且当混合温度为180°C、转速为140rpw和混合时间为5min时,材料的力学性能最好。利用低温过拉伸的方法,对三组材料进行了从α晶型到β晶型的转变,通过进行力学实验,对三种不同配比九组不同工艺制备的薄膜进行力学性能测试。结果表明低温过拉伸后的材料呈明显的脆性断裂特征,得出了最佳实验工艺并对多组材料进行了力学上的分析和对比。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-25
  1.1 PVDF及其结构特点  9-14
    1.1.1 PVDF的结构  9-10
    1.1.2 PVDF的晶型  10-11
    1.1.3 PVDF的性能  11-13
    1.1.4 PVDF的应用  13-14
  1.2 POSS的介绍  14-16
    1.2.1 POSS的定义  14
    1.2.2 POSS的结构  14-15
    1.2.3 POSS的应用  15-16
  1.3 POSS/聚合物的制备方法  16-22
    1.3.1 化学共聚法  16-21
    1.3.2 物理共混法  21-22
  1.4 POSS/PVDF基本介绍  22-23
  1.5 本文概述  23-25
    1.5.1 选题的意义  23-24
    1.5.2 研究内容  24-25
第2章 PVDF薄膜的制备与性能研究  25-39
  2.1 实验材料及方法  25
    2.1.1 主要原料  25
    2.1.2 实验仪器及设备  25
  2.2 实验设计及实验工艺  25-30
    2.2.1 正交实验设计  25-27
    2.2.2 实验工艺  27-30
  2.3 α晶型PVDF的力学测试  30-35
    2.3.1 力学测试方法  30-31
    2.3.2 测试结果与分析  31-35
  2.4 β晶型PVDF力学测试  35-36
    2.4.1 力学测试方法  35
    2.4.2 测试结果与分析  35-36
  2.5 两组晶型PVDF材料比较  36-37
  2.6 微观形貌观测  37-38
  2.7 本章小结  38-39
第3章 POSS/PVDF材料的制备与性能研究  39-62
  3.1 实验原料及仪器  39
    3.1.1 主要原料  39
    3.1.2 实验仪器及设备  39
  3.2 实验设计及实验工艺  39-42
    3.2.1 正交实验设计  39-40
    3.2.2 实验工艺  40-42
  3.3 α晶型5%POSS/PVDF的力学测试  42-49
    3.3.1 力学测试方法  42
    3.3.2 测试结果与分析  42-48
    3.3.3 实验结果的比较  48-49
  3.4 α晶型10%POSS/PVDF的力学测试  49-56
    3.4.1 力学测试方法  49
    3.4.2 测试结果与分析  49-54
    3.4.3 实验结果的比较  54-56
  3.5 β晶型5%POSS/PVDF力学测试  56-57
    3.5.1 测试结果  56-57
    3.5.2 实验结果分析  57
  3.6 β晶型10%POSS/PVDF力学测试  57-60
    3.6.1 测试结果  57
    3.6.2 实验结果分析  57-58
    3.6.3 实验结果的比较  58-60
  3.7 微观形貌观测  60
  3.8 本章小结  60-62
结论  62-63
参考文献  63-69
附录  69-84
致谢  84

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 一般性问题 > 材料性能问题
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