【導讀】聚物，在酸、堿條件下穩(wěn)定而不變性，是一種優(yōu)良的熱塑性塑料和膜材料。PVDF被廣泛用于建筑、工程領域。雖然PVDF具有一定的疏水性，但仍不能滿。足防污自潔要求。論文以荷葉效應為理論基礎制備超疏水膜材，探討了基于模板。大的影響，合適的表面微凸體直徑能夠增大接觸角，其靜態(tài)接觸角可達°；帶走，從而證明本實驗可以賦予PVDF膜良好的防污自潔性能。

　　

【正文】 懸著于膜表面的凸起之上 （有圖嗎？） ，與膜表面的接觸面積極小，且水滴與固體粗糙表面間存在著空氣， 降低了 接觸角滯后現(xiàn)象，有利于水滴從膜上滾落，使?jié)L動角降低。 膜 熱性能測試 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0溫度 / ℃3040506070809010 0T G / % 2 5 2 0 1 5 1 050D T G / ( % / m i n )起始點 : 45 0 . 9 ℃質(zhì)量變化 : 70 . 33 %殘留質(zhì)量 : 28 . 85 % ( 79 8 . 8 ℃ )峰值 : 46 3 . 8 ℃ , 25 . 93 %/ m i n [ 1 ][ 1 ]10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0溫度 / ℃02040608010 0T G / % 2 5 2 0 1 5 1 050D T G / ( % / m i n )峰值 : 34 4 . 4 ℃ , 0 . 94 %/ m i n峰值 : 45 7 . 6 ℃ , 18 . 48 %/ m i n峰值 : 59 0 . 2 ℃ , 4 . 03 %/ m i n起始點 : 29 1 . 7 ℃起始點 : 44 5 . 9 ℃起始點 : 53 6 . 4 ℃質(zhì)量變化 : 9 . 55 %質(zhì)量變化 : 54 . 32 %質(zhì)量變化 : 36 . 86 %殘留質(zhì)量 : 1 . 21 % ( 79 9 . 2 ℃ )[ 2 ][ 2 ] (a)未 摻雜 含氟樹脂的膜 TG 圖 (b)摻雜 2%含氟樹脂的膜 TG 圖 圖 420 TG圖 23 19 1 1 0 5 10 15 20 25 1模板 5模板 滾動角/176。 未摻雜含氟樹脂 摻雜 2%含氟樹脂 摻雜 4%含氟樹脂 天津工業(yè)大學 20xx屆本科生畢業(yè)論文 28 圖 420a 為未 摻雜 含氟樹脂的膜。從 TG 圖 (a)上看在 ℃ 時開始分解，即開始失重，在 ℃ 達到峰值，分解速率最快，在 ℃ 后殘留質(zhì)量分數(shù)還有 %。說明該膜熱穩(wěn)定性很好。圖 420b 為 摻雜 2%含氟樹脂的膜。從 TG圖 (b)上看在 ℃ 時開始分解，即開始失重，在 ℃ 達到第一個峰值，這是由于含氟樹脂 和未烘干水分 的揮發(fā)而造成的質(zhì)量損失。此后又在 ℃ 達到第二個峰值，分解速率最快，當溫度達到 ℃ 時又出現(xiàn)第三個峰值。在 650℃后幾乎分 解完全。 比較 a、 b 兩圖可以看出， PVDF 膜本體的 熱分解 溫度都在 460至 470℃ 之間， 說明含氟樹脂的加入并未對膜的熱穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響。 0 50 100 150 200 250溫度 / ℃0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91 . 0D S C / ( m W/ m g )峰的綜合分析 : 面積 :峰值 :起始點 :終止點 :寬度 :高度 :48 J / g159 . 0 ℃154 . 2 ℃165 . 9 ℃8 . 7 ℃ ( 37 . 000 %)0 . 6739 mW / mg峰的綜合分析 : 面積 :峰值 :起始點 :終止點 :寬度 :高度 : 1 .556 J /g 14 . 3 ℃ 22 . 2 ℃ 9 . 7 ℃11 . 6 ℃ ( 37 . 000 %)0 . 0241 mW / mg[ 1 ] 放熱0 50 100 150 200 250溫度 / ℃0 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 7D S C / ( m W / m g )峰的綜合分析 : 面積 :峰值 :起始點 :終止點 :寬度 :高度 :2 . 156 J / g52 . 0 ℃35 . 9 ℃61 . 2 ℃29 . 2 ℃ ( 37 . 000 %)0 . 0 1 8 3 mW / mg峰的綜合分析 : 面積 :峰值 :起始點 :終止點 :寬度 :高度 :50 .63 J / g159 . 1 ℃144 . 8 ℃168 . 5 ℃20 . 2 ℃ ( 37 . 000 %)0 . 427 mW / mg[ 2 ] 放熱 (a)未 摻雜 含氟樹脂的膜 DSC 圖 (b)摻雜 2%含氟樹脂的膜 DSC 圖 圖 421 DSC 圖 圖 421a 為未 摻雜 含氟樹脂的膜。從 DSC 圖 (a)上看，在保持同速升溫的條件下，物質(zhì)放熱走勢比較平緩，主峰從 ℃ 開始出現(xiàn)焓變，到 ℃ 焓變結(jié)束，而在 ℃ 時出現(xiàn)峰值，說明膜 的相變溫度為 ℃ 。峰的面積表征了膜的熱焓值為 48J/g。圖 421b 為 摻雜 2%含氟樹脂的膜。從 DSC 圖 (b)上看，在保持同速升溫的條件下，物質(zhì)放熱走勢比較平緩，主峰從 ℃ 開始出現(xiàn)焓變，到 ℃ 焓變結(jié)束，而在 ℃ 時出現(xiàn)峰值，說明膜的相變溫度為 ℃ 。峰的面積表征了膜的熱焓值為 。對比兩個 DSC 圖可以發(fā)現(xiàn)添加劑對膜的熔點沒有影響。 膜 力學性能 測試 天津工業(yè)大學 20xx屆本科生畢業(yè)論文 29 圖 422 焙烘對 膜斷裂 強 力的影響 圖 422 可以看出，膜經(jīng)過焙烘后斷裂強力明顯提高。因為溫度升高，大分子鏈動能增加，鏈段活動加劇，促進大分子鏈中或鏈間的極性基團相互吸引，使膠束聚集體之間的作用增強，膠束聚集體之間的相互吸引使聚集體孔收縮變小，而網(wǎng)絡孔的變化相對較小，總的有效孔徑降低，膜結(jié)合得更緊密，從而使膜的斷裂強力提高。 圖 423 添加劑對膜斷裂 強 力的影響 圖 423 比較的是添加了含氟樹脂后，膜的斷裂強力變化。從圖中可知， 摻雜 含氟樹 脂之后，膜的斷裂強力下降。原因可能是加入的含氟樹脂帶有電荷，與PVDF 電子給體之間相互作用，形成擬網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而使 PVDF 的 球狀微胞帶有電荷，它們相互排斥，導致膜結(jié)合不緊密，具有一定空隙 ， 從而影響膜的斷裂拉伸性能。 再者，可能是因為小分子的加入對 PVDF 膜起到了一定的增塑作用，導致膜斷裂強力下降。 127 144 115 120 125 130 135 140 145 150 未焙烘 焙烘 斷裂強力/N 平板上未摻雜含氟 樹脂膜 144 99 0 20 40 60 80 100 120 140 160 未摻雜含氟樹脂 摻雜 2%含氟樹脂 斷裂強力/N 焙烘之后平板上的膜 天津工業(yè)大學 20xx屆本科生畢業(yè)論文 30 圖 424 模板對膜斷裂 強 力的影響 圖 424 比較的是模板對膜斷裂強力的影響。顯然， 平板上的膜斷裂強力較大。第一個原因與膜的厚 度有關。因為實驗中用的是同一高度的刮棒，平板情況下，膜的厚度就是刮棒與玻璃板之間的厚度。而將模板放置于玻璃板上再用刮棒進行涂膜時，膜的厚度應該是刮棒與玻璃板之間的厚度再減去模板的厚度。膜厚度減小了，斷裂 強 力自然也會減小。第二個原因與粗糙結(jié)構(gòu)有關。平板膜表面平整，膜結(jié)合緊密。而模板膜表面具有粗糙結(jié)構(gòu)，使膜表面具有一定空隙，導致膜結(jié)合不夠緊密，斷裂強力不如平板上的膜。 探討 一般可通過兩種方法制備出具有荷葉效應的超疏水表面，一是在具有微納米結(jié)構(gòu)的表面上修飾低表面能的物質(zhì)；二是在疏水材料表面構(gòu)建出微納米的粗 糙結(jié)構(gòu)。 以上實驗結(jié)果與討論表明，使用模板法制備粗糙表面膜結(jié)構(gòu)是切實可行的。 在 中，我們發(fā)現(xiàn)仿荷葉效應較好的膜其斷裂 強 力較差，原因是混入的含氟樹脂對 PVDF 產(chǎn)生了影響。實際應用中，由于建筑膜材在室外須經(jīng)受住強烈的日曬和雨雪風霜的侵蝕，此外還有一些更惡劣的環(huán)境，這些都需要 PVDF 膜具備良好的機械拉伸性。因此下一步可以從如何提高膜的斷裂 強力 著手。 144 0 20 40 60 80 100 120 140 160 平板 模板 斷裂強力/N 焙烘條件下未摻雜含氟樹脂膜 天津工業(yè)大學 20xx屆本科生畢業(yè)論文 31 第五章 結(jié)論 1 采用自制模板進行 PVDF 涂層，所制得的膜經(jīng)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)， 獲得了與模板精細結(jié)構(gòu)相反的粗糙結(jié)構(gòu)，證明了模板法制備粗糙表面 PVDF 膜的可行性 ；并且當模板表面凸體直徑為 ， 凸體直徑、高度、間隔均與荷葉的顯微尺寸相近。 2 在具有相同表面能的 PVDF 膜表面，靜態(tài)接觸角隨粗糙尺寸的減小而增大；在具有相同粗糙結(jié)構(gòu)的 PVDF 膜表面，靜態(tài)接觸角隨表面能的降低而增大。 PVDF膜表面接觸角受粗糙結(jié)構(gòu)和表面能的雙重影響； 3 粗糙表面的表面能對接觸角 影響很大 ，降低粗糙表面的表面能，有利于接觸角的提高。以 5模板為例， 摻雜 2%含氟樹脂的膜 其靜態(tài)接觸角可達 176。，滾動角為 1176。； 摻雜 4%含氟樹脂的膜 其靜態(tài)接觸角可達 176。，滾動角為 1176。；當粗糙表面的表面能低于某個值后，表面能再降低對滾動角的影響不大，其大小主要取決于粗糙度，粗糙度越小滾動角越?。淮植诒砻娴谋砻婺茉叫?，其拒油性越好。 4 綜合粗糙度及烘干、焙烘溫度等對接觸角的影響，確定制模的最佳工藝為：模板表面凸體直徑為 ， 80℃ 烘干 30min， 180℃ 焙烘 5min； 5 集灰實驗表明，表面的低表面能物質(zhì)對膜的防污自潔功能有巨大的貢獻，但在表面能低到能使?jié)L動角小于 8176。，再降低表面能對集灰試驗的影響也不大。 天津工業(yè)大學 20xx屆本科生畢業(yè)論文 32 參考文獻 [1] 李英儒 .PVDF的開發(fā)與應用 [J]. 化工新型材料 ， 1991 [2] 吳金坤 .PVDF的特性及其生產(chǎn)現(xiàn)狀 [J].化工新型材料 ,1999,26(12)： 1013 [3] 王春紅 ,王艷欣 .建筑用紡織品的應用和發(fā)展 [J].非織造布 ,20xx,13(2):25 [4] 唐澤靖子 .用于膜結(jié)構(gòu)建筑的膜材料 [J].世界建筑 ,20xx,（ 3） : 8186. 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