涂膜改性PVC表面結構及潤濕性能的研究.pdf

1、聚結材料的選擇是聚結法除油的關鍵技術,其表面潤濕性能對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,潤濕性比較差,表面具有疏水親油性,因此在油水分離、過濾分離膜等領域限制了它的應用。潤濕性是固體材料表面的一個重要特征,是固體表面結構性質、液體性質以及固液界面張力等微觀特性的宏觀結果。接觸角、表面張力和表面自由能是表征固體表面潤濕性的三個重要參數(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、過測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PVC表面進行涂膜改性,并對涂膜表面結構和潤濕性能進行了研究。
　　 本文以PVC和PVDF為原料,DMF為溶劑,通過改變PVC與PVDF的質量配比配制涂膜液,采用浸涂法制備了一系列PVC/PVDF涂膜。利用FTIR、SEM、EDS、XPS、XRD、動靜態(tài)接觸角儀等分析手段對涂膜表面的微觀結構、表面化學組成、晶型結構、熱性能和動靜態(tài)接觸角進行了表征

3、,探討了不同PVC/PVDF配比對涂膜表面油、水接觸角的影響規(guī)律,從而分析涂膜表面化學組成和微觀結構與潤濕性能之間的關系。研究發(fā)現(xiàn):PVC/PVDF復合涂膜表面的潤濕性能與其表面化學成分和微觀結構密切相關;不同PVC/PVDF配比復合涂膜的靜態(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PVDF質量分數(shù)達到30％時表面氟元素達到飽和,繼續(xù)增加PVDF的用量,表面氟元素含量不會明顯增強,這與靜態(tài)接觸角測試結果一致。由TG分析可知,PVDF的加入能大大提高PVC/PVDF復合涂膜的熱穩(wěn)定性。由FTIR分析可知,PVC與PVDF是一種物理混合,沒有出現(xiàn)新的化學鍵。XRD和DSC分析表明,少量PVC的加入可以促進PVDF結晶生長,

5、但PVC含量的進一步增加,則會阻礙晶體的生長,并使PVDF形成部分不完善的晶型,晶體厚度也不均一。
　　 進一步在PVC/PVDF質量配比為7∶3的體系基礎上,添加不同質量含量的納米二氧化硅(SiO2)得到一系列均勻的PVC/PVDF/SiO2復合涂膜。利用FTIR、SEM、XRD、XPS、接觸角測試儀等分析手段對涂膜表面結構性能進行表征,探討了納米SiO2含量、納米SiO2表面性質、涂膜液濃度、成膜溫度、涂膜厚度等條件對涂膜結

6、構性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):涂膜表面潤濕性的變化主要是由其表面化學組成和微觀結構的不同引起的;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,當納米粒子含量為3％時達到最大值后又呈現(xiàn)下降趨勢: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,當含量為2％時靜態(tài)油接觸角出現(xiàn)最大值;當納米SiO2粒子的含量在3％以內時,納米粒子能夠均勻地分布在高聚物內部,而且能促使氟元素向涂膜表面富集,