PVDF防污自潔膜的制備與表征.pdf

1、膜結(jié)構(gòu)建筑具有造價(jià)低、節(jié)能、環(huán)保、抗震和縮短施工時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為“21世紀(jì)的綠色建筑”。由于使用了柔性的膜材料，具有“力隨形”的特征，滿(mǎn)足建筑的美學(xué)造型，常作為城市標(biāo)志性建筑。但隨著時(shí)間的推移，膜結(jié)構(gòu)建筑也會(huì)承受環(huán)境帶來(lái)的污染，它的清潔需要花費(fèi)大量的時(shí)間和勞動(dòng)力，且高空作業(yè)更具有一定的危險(xiǎn)性，因此，膜材建筑表面的防污自潔性受到關(guān)注。PVC是建筑膜材料常用的涂層材料，為解決其耐老化性差的問(wèn)題，近年來(lái)，在膜材料的制備中將惰性的PVDF涂覆

2、于PVC表面，而PVDF具有疏水性，但尚未達(dá)到防污自潔的超疏水要求。本課題對(duì)PVDF膜的超疏水性進(jìn)行研究，提出了具有產(chǎn)業(yè)化潛力的防污自潔PVDF膜的制備方法，對(duì)該領(lǐng)域的研究與發(fā)展具有理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
　　論文基于荷葉效應(yīng)原理，并以光滑表面的潤(rùn)濕理論—楊氏理論，和粗糙表面的潤(rùn)濕理論Wenzel和Cassie理論為基礎(chǔ)，以模板法制備了具有粗糙結(jié)構(gòu)表面的PVDF膜，以共混含氟樹(shù)脂、低溫等離子體改性等手段對(duì)PVDF膜進(jìn)行低表面能修飾，

3、制備了具有自潔性能的超疏水PVDF膜。主要研究?jī)?nèi)容是:(1)以玻璃為基板，以環(huán)氧樹(shù)脂為粘合劑，分別將不同粒徑的碳化硅粒子固著于玻璃基板，制備了具有不同粗糙梯度的模板;(2)采用不同粗糙尺度的自制模板，制備了具有不同粗糙結(jié)構(gòu)表面的PVDF膜，研究了不同粗糙度對(duì)PVDF膜表面疏水性的影響，發(fā)現(xiàn)了粗糙結(jié)構(gòu)與PVDF膜疏水性能的規(guī)律性;(3)采用含氟樹(shù)脂與PVDF涂層膠共混的方法，對(duì)粗糙表面結(jié)構(gòu)的PVDF膜進(jìn)行低表面能修飾，使制備膜表面更近似于

4、荷葉表面結(jié)構(gòu)，研究了不同粗糙度對(duì)共混含氟樹(shù)脂PVDF膜疏水性的規(guī)律;(4)采用低溫等離子體技術(shù)，以CF4為氣氛，對(duì)PVDF平板膜進(jìn)行改性，對(duì)處理功率、時(shí)間、壓強(qiáng)等因素進(jìn)行了探討，確定了等離子改性的最佳工藝條件;(5)以CF4等離子體，對(duì)不同粗糙度的PVDF膜和共混含氟樹(shù)脂的不同粗糙度PVDF膜進(jìn)行改性，探討改性對(duì)PVDF膜表面疏水性的影響。采用SEM、AFM對(duì)膜表面形貌進(jìn)行表征，采用紅外光譜儀、XPS對(duì)改性后膜的化學(xué)組成變化進(jìn)行表征，采

5、用TG、DTG對(duì)膜的熱性能進(jìn)行了分析，采用集灰實(shí)驗(yàn)對(duì)膜的自潔性進(jìn)行了表征，采用拒油效果測(cè)試對(duì)膜防油性污物的性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:以自制模板制備的PVDF膜，其表面構(gòu)筑了不同粗糙度的精細(xì)結(jié)構(gòu)，具有類(lèi)似荷葉的表面結(jié)構(gòu)，證明了模板法制備粗糙表面PVDF膜的可行性;共混含氟樹(shù)脂的PVDF膜的接觸角和滾動(dòng)角均有明顯的改變，以6＃模板所制得的PVDF膜，接觸角高達(dá)164.5°，滾動(dòng)角為4.1°，達(dá)到了超疏水狀態(tài);以CF4為氣氛對(duì)PVDF平板膜進(jìn)

6、行等離子體改性的最佳處理工藝為:功率200W、壓強(qiáng)60pa、時(shí)間5min;對(duì)6＃模板制備的PVDF膜經(jīng)等離子體改性，其表面接觸角高達(dá)164.6°，滾動(dòng)角低至1.8°，達(dá)到了超疏水狀態(tài);等離子體對(duì)共混含氟樹(shù)脂的PVDF膜改性，1?！?＃模板對(duì)應(yīng)的PVDF膜表面的靜態(tài)接觸角都超過(guò)了150°，滾動(dòng)角均低于5°，均達(dá)到超疏水;集灰實(shí)驗(yàn)證明，所制備膜具有很好自潔性能，拒油效果優(yōu)良。
　　基于分形理論，借助FractalFox分形軟件，研究分

7、形理論用于表征膜表面粗糙度可行性分析和方法探討;研究分形維數(shù)對(duì)PVDF膜表面粗糙度的分析表征。結(jié)果表明:比表面積法計(jì)算的分形維數(shù)，對(duì)于表征自制模板的粗糙度有可行性，分形維數(shù)可定量表征不同PVDF膜表面的粗糙度;6＃模板制成的PVDF膜進(jìn)行共混含氟樹(shù)脂且經(jīng)等離子體改性后，其分形維數(shù)D為2.69，較接近荷葉表面的分形維數(shù)(D=2.74)，表明制備的PVDF膜表面的粗糙程度類(lèi)似于荷葉表面。所以基于分形理論，分形維數(shù)可以較好地對(duì)PVDF膜粗糙度