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    【塑料薄膜】塑料变色薄膜的制备和特质的探究

      来源:互联网  发布时间:02-18

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    核心提示:  性能测试用WRT1型差热分析仪测试凝胶的TGDTA曲线;用FEI公司的Sirion200型场发射扫描电镜观察薄膜的表面形貌;用S24PC型可见

      性能测试用WRT1型差热分析仪测试凝胶的TGDTA曲线;用FEI公司的Sirion200型场发射扫描电镜观察薄膜的表面形貌;用S24PC型可见光分光光度计测量薄膜的透射光谱;以Pt片为对电极,饱和甘汞电极作参比电极,1mol/L的LiClO4碳酸丙烯酯溶液为电解质,采用三电极法在美国AUTOLABPGSTAT30型电化学工作站上测试薄膜的伏安曲线,扫描速度为50mV/s,三角波形扫描。

      成膜性用不同浓度的溶胶分别对洗净的导电玻璃和导电塑料镀膜发现,无论何种浓度的溶胶在导电玻璃基体上都可形成表面光洁透明的TiO2薄膜。而对PET/ITO基体则不同,当浓度为06mol/L时,凝胶膜干燥后形成粉末而与基体脱落;浓度为0.4mol/L时,与导电玻璃上的成膜性相似,形成光洁透明薄膜;当溶胶浓度低于0.2g/mol时,所成薄膜在塑料基体上开裂。作者认为发生上述现象的主要原因有二:一是有机溶剂分子对基体材料的溶解作用;二是填充于凝胶骨架空隙中液体表面张力所产生的毛细管力。玻璃的主要成分是硅酸盐,受有机溶剂的作用较小,前者的影响可以忽略。而PET是有机高分子聚合物,受乙醇等有机溶剂作用时,聚酯分子开始部分解旋,体积膨胀,随着凝胶过程中溶剂分子的迅速挥发,聚酯分子又开始蜷缩,产生较大的内应力(拉应力)。溶胶浓度较大时,一次镀膜所附着的溶胶较多,凝胶骨架间的空隙较小,毛细管力较大;溶胶浓度较小时,由于溶剂含量多,其对基体材料的作用成为主要因素。只有当溶胶的浓度适中时,此时毛细管力作用较小,钛醇盐的水解速率较慢,缩聚速率较大,在基体表面形成较大的凝胶网络,有效抵消PET基体收缩和毛细管力带来的影响,从而形成均匀薄膜。

      TiO2干凝胶的DTATG曲线采用0.4mol/L溶胶在不同基体上制备的TiO2薄膜,表面都十分均匀、平整,其SEM形貌如所示。由图可看出,玻璃基TiO2薄膜比较致密,TiO2微粒呈球形,粒径分布均匀,平均有8nm;而塑料基薄膜中存在网状分布的空隙,粒子半径较大且分布不均,最大的有35nm,最小的有9nm,平均为16nm,主要集中在1320nm之间。塑料基薄膜上空隙的存在进一步证实了溶剂对有机基体溶解侵蚀的论断。而粒径大小的差异,可能是由于二者具有不同的生长机制所引起。

      结论(1)溶胶浓度和环境相对湿度对塑料基TiO2薄膜的成膜性有较大影响,适宜的镀膜条件分别为04mol/L和<15%的相对湿度。(2)随着热处理温度的升高,薄膜储存电荷的能力下降,电色可逆性和循环寿命升高。(3)塑料基TiO2薄膜与相同条件下制备的玻璃基薄膜性能相似,具有较弱的阴极电致变色效应和较强的Li+储存能力,可望用作柔性电致变色器件的对电极。

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