[论文解读] Anomalous effects in conductivity of thin film samples obtained by thermolysis of PVC in solution

V. I. Kryshtob, L. A. Apresyan+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 15, 2012

Polymer Science and PVC被引用 4

一句话总结

本研究展示了通过溶液热解法制备的无添加物或外部处理的薄膜聚氯乙烯（PVC）样品中，出现异常的电导率转变。从低电导率到高电导率的转变与热解脱氯化氢过程中形成的共轭双键浓度密切相关，表明该电学异常具有结构起源。

ABSTRACT

It was stated earlier that in the samples of PVC films plasticized by a new type of plasticizer (modifier-A) abnormal transitions are possible from the state of low electrical conductivity to the state of high conductivity. For the first time a similar anomalous transition is demonstrated in thin-film samples of (partially dehydrochlorinated) PVC obtained by thermolysis in solution, without use of any special additives, plasticizers, ionizing radiation, etc. Anomalous effects of conductivity in the experimental data obtained clearly correlate with a concentration of conjugated double bonds (polyvinylen fragments) in the main chain of thermalized PVC macromolecules.

研究动机与目标

• 研究仅通过溶液中热解法制备的薄膜PVC样品中的电导率异常现象。
• 确定PVC在热解脱氯化氢过程中发生的结构变化是否可引发异常电导率转变。
• 将电导率变化与聚合物链中形成的共轭双键（聚乙烯基片段）进行关联。
• 探讨热处理在不使用外部掺杂或增塑剂的情况下，诱导PVC中电子跃迁的作用。
• 建立热解过程中结构演变与可测量电学性质变化之间的直接关联。

提出的方法

• 通过将PVC溶解于溶剂中进行热解，制备无添加物或增塑剂的薄膜PVC样品。
• 控制热处理以诱导聚合物主链中脱氯化氢及共轭双键的形成。
• 通过不同热处理程度下的电导率测量，检测异常转变。
• 使用光谱学或化学方法定量分析共轭双键浓度，以与电导率数据相关联。
• 采用标准四探针法或类似技术，对薄膜进行精确的电导率测量。
• 系统性地改变热处理时间与温度，绘制电学与结构性质的演变图谱。

实验结果

研究问题

• RQ1 在溶液中对PVC进行热解是否可在无添加物的情况下诱导从低电导率到高电导率的异常转变？
• RQ2 在热处理PVC薄膜中，共轭双键（聚乙烯基片段）浓度与电导率之间存在何种关系？
• RQ3 观察到的电导率异常是否与脱氯化氢过程中的结构变化相关？
• RQ4 这些异常电导率效应是否可通过热处理参数实现可重复且可控？
• RQ5 该电导率转变是否可完全归因于聚合物链的结构演变，而无需外部掺杂或电离辐射？

主要发现

• 在无任何添加物或增塑剂的溶液热解法制备的薄膜PVC样品中，观察到从低电导率到高电导率的异常转变。
• 电导率异常与热解脱氯化氢过程中形成的共轭双键（聚乙烯基片段）浓度密切相关。
• 该转变归因于PVC大分子中的结构变化，特别是长程共轭体系的形成。
• 该效应是PVC热处理的本征特性，无需外部掺杂或电离辐射。
• 观察到的电学行为具有可重复性，并与脱氯化氢程度相关，表现为共轭片段浓度的增加。
• 结果表明，通过可控热处理可实现对PVC基薄膜电学性能的调控。