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《华南理工大学》 2013年
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PVDF/PTFE复合膜的制备及其性能研究

董瑞  
【摘要】:聚合物微孔膜是指聚合物经加工形成的含有无数孔径为0.1~10μm微孔的膜材料。聚四氟乙烯(PTFE)以其优异的化学稳定性和耐高低温性能,已成为最理想的微孔膜基材。但PTFE微孔膜表面能低和粘结性差的缺点限制了其在粘结、印染和生物相容等方面的应用。本文主要通过等离子体改性来提高自制PTFE微孔膜的表面能和粘结力,并采用旋涂法制备具有较高机械强度和优良透水性能的PVDF/PTFE复合膜。 本论文主要研究内容和结果如下: (1) PTFE微孔膜的制备研究。研究微孔膜成膜过程中的影响因素,如拉伸温度、拉伸速度、拉伸倍数和热处理温度及时间对制备的PTFE微孔膜的平均孔径大小和孔隙率的影响。结果表明:在拉伸温度为320℃,拉伸倍率为6倍,拉伸速度为3500%·s~(-1),热处理温度和时间分别为320℃和3min时,可制备出结构性能优良的PTFE微孔膜,其平均孔径大小和孔隙率分别为0.62μm和85.5%,膜厚可达50μm。 (2) PTFE微孔膜表面改性的研究。利用辉光放电法产生的低温空气等离子体对PTFE微孔膜进行表面改性,控制不同的距离参数、射频功率和处理时间对接触角和失重率等改性效果进行分析,并对改性前后的微孔膜进行ATR-FTIR、XPS、SEM和应力-应变表征。结果表明PTFE微孔膜在等离子体射频功率40W、处理时间20s、距离参数40cm和气体流量20cm~3·s~(-1)的条件下,改性处理效果最佳:水的接触角为66.5°,失重率为10.1μg·cm~(-2),应变在达到0.57mm·mm~(-1)时,仍未发生断裂,拉伸强度高达15.98MPa。结构和形貌分析显示,经低温空气等离子体处理后,产生了C-O-C和C=O等活性基团,氧含量增大,使膜表面润湿性和粘结性提高。 (3) PVDF/PTFE复合膜制备的研究。采用旋涂法将不同浓度的聚偏氟乙烯(PVDF)前驱体溶胶涂覆到PTFE微孔基膜上,控制旋涂仪旋转速度和成膜温度以制备复合膜,并测试了复合膜的拉伸强度及纯水通量和探讨了旋涂法成膜的过程。结合SEM对胶粘层微孔孔径变化的分析,较为适宜的复合膜制备工艺为:前驱体溶胶的浓度为6g·L~(-1),旋转速度为2500r·min~(-1),成膜温度和成膜时间分别为90℃和3h,此时复合膜的拉伸强度达26.34MPa,水通量也达到605.2L·m~(-2)·h~(-1)。此外,旋涂PVDF/PTFE复合膜成型的原因在于PVDF溶胶分子与PTFE基膜之间可以形成一定的分子间力及溶胶分子在基膜微孔之间渗透形成的钩键、钉键等胶粘作用。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ320.721

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