涂膜改性PVC表面結(jié)構(gòu)及潤(rùn)濕性能的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、聚結(jié)材料的選擇是聚結(jié)法除油的關(guān)鍵技術(shù),其表面潤(rùn)濕性能對(duì)除油效率大小具有很大的影響。聚氯乙烯(PVC)是一種弱極性基的乙烯基聚合物,表面自由能較低,潤(rùn)濕性比較差,表面具有疏水親油性,因此在油水分離、過(guò)濾分離膜等領(lǐng)域限制了它的應(yīng)用。潤(rùn)濕性是固體材料表面的一個(gè)重要特征,是固體表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)、液體性質(zhì)以及固液界面張力等微觀特性的宏觀結(jié)果。接觸角、表面張力和表面自由能是表征固體表面潤(rùn)濕性的三個(gè)重要參數(shù),其中接觸角是材料表面分析中最靈敏的參數(shù)之一,通

2、過(guò)測(cè)量表面接觸角可以獲得表面固液界面和固氣界面相互作用的許多信息。本文采用浸涂法對(duì)PVC表面進(jìn)行涂膜改性,并對(duì)涂膜表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性能進(jìn)行了研究。
   本文以PVC和PVDF為原料,DMF為溶劑,通過(guò)改變PVC與PVDF的質(zhì)量配比配制涂膜液,采用浸涂法制備了一系列PVC/PVDF涂膜。利用FTIR、SEM、EDS、XPS、XRD、動(dòng)靜態(tài)接觸角儀等分析手段對(duì)涂膜表面的微觀結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)組成、晶型結(jié)構(gòu)、熱性能和動(dòng)靜態(tài)接觸角進(jìn)行了表征

3、,探討了不同PVC/PVDF配比對(duì)涂膜表面油、水接觸角的影響規(guī)律,從而分析涂膜表面化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)與潤(rùn)濕性能之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn):PVC/PVDF復(fù)合涂膜表面的潤(rùn)濕性能與其表面化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān);不同PVC/PVDF配比復(fù)合涂膜的靜態(tài)水接觸角均高于純PVC涂膜和純PVDF涂膜的靜態(tài)水接觸角,且在PVDF含量為30%時(shí)存在最大值,而其靜態(tài)油接觸角隨著PVDF含量的增加而遞增;水前進(jìn)接觸角及后退接觸角隨PVDF含量的增加先增大后減

4、小,接觸角滯后隨PVDF的增加變化幅度較小。XPS分析表明,PVDF具有明顯的向表面富集的特性,當(dāng)PVDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%時(shí)表面氟元素達(dá)到飽和,繼續(xù)增加PVDF的用量,表面氟元素含量不會(huì)明顯增強(qiáng),這與靜態(tài)接觸角測(cè)試結(jié)果一致。由TG分析可知,PVDF的加入能大大提高PVC/PVDF復(fù)合涂膜的熱穩(wěn)定性。由FTIR分析可知,PVC與PVDF是一種物理混合,沒(méi)有出現(xiàn)新的化學(xué)鍵。XRD和DSC分析表明,少量PVC的加入可以促進(jìn)PVDF結(jié)晶生長(zhǎng),

5、但PVC含量的進(jìn)一步增加,則會(huì)阻礙晶體的生長(zhǎng),并使PVDF形成部分不完善的晶型,晶體厚度也不均一。
   進(jìn)一步在PVC/PVDF質(zhì)量配比為7∶3的體系基礎(chǔ)上,添加不同質(zhì)量含量的納米二氧化硅(SiO2)得到一系列均勻的PVC/PVDF/SiO2復(fù)合涂膜。利用FTIR、SEM、XRD、XPS、接觸角測(cè)試儀等分析手段對(duì)涂膜表面結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行表征,探討了納米SiO2含量、納米SiO2表面性質(zhì)、涂膜液濃度、成膜溫度、涂膜厚度等條件對(duì)涂膜結(jié)

6、構(gòu)性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):涂膜表面潤(rùn)濕性的變化主要是由其表面化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)的不同引起的;一定PVC/PVDF配比下,靜態(tài)水接觸角隨著納米SiO2粒子含量的遞增先急劇增大,當(dāng)納米粒子含量為3%時(shí)達(dá)到最大值后又呈現(xiàn)下降趨勢(shì):靜態(tài)油接觸角隨納米SiO2粒子含量的增加,呈現(xiàn)先增大后迅速減小到零度,當(dāng)含量為2%時(shí)靜態(tài)油接觸角出現(xiàn)最大值;當(dāng)納米SiO2粒子的含量在3%以?xún)?nèi)時(shí),納米粒子能夠均勻地分布在高聚物內(nèi)部,而且能促使氟元素向涂膜表面富集,

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