[发明专利]一种防污自洁聚偏氟乙烯膜的制备方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机膜制备技术，具体为一种防污自洁聚偏氟乙烯 (PVDF)膜的制备方法及其制品。

背景技术

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种高分子量的半结晶有机氟聚合物，在特定的 情况下，能形成微球。PVDF分子结构中只具有反方向的C-F键和C-H 键，因此PVDF膜具有较高的化学惰性和优良的耐候性，如可抵抗紫外线引 起的降解和大气中化学物质的损伤，还可抵抗海藻类菌和真菌的侵蚀。含氟 类材料由于C-F键的极化率小、键距短，因此PVDF分子的凝聚力小，表面 自由能低，各种液体都很难在其表面附着。由于PVDF具有如此优异的性能， 常用作建筑膜结构材料、玻璃和纺织品等基材的表层，以增加基材的耐候性。

荷叶具有出淤泥而不染的美称。水在荷叶表面会自动聚集成自由滚动的 水珠，水珠的滚动可以带走表面尘土，使荷叶表面始终保持干净，德国科学 家Barthlott教授将荷叶的这种防污自洁现象命名为“荷叶效应”。若能将荷 叶效应应用到含有PVDF涂层的基材上，则基材在使用过程中仅依靠雨水冲 刷就能保持自洁，不仅可以使基材美观、保持良好的透光性能，而且大大节 省了人们对基材表面的清洗和维护，这将会在环境保护与能源节约方面带来 巨大的经济效益和社会效益。目前国内外将荷叶效应应用到PVDF膜上的研 究较少，且多采用添加纳米粒子的方法制备防污自洁表面。但这种方法存在 纳米粒子容易团聚，PVDF膜透光性能降低等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种防污 自洁聚偏氟乙烯膜的制备方法及其制品。该制备方法工艺简单，易于操作， 便于工业化实施，所制得的聚偏氟乙烯膜具有良好的自清洁功能，同时不影 响PVDF膜的透光性。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种防污自洁聚 偏氟乙烯膜的制备方法，该制备方法包括以下工艺：

1.PVDF膜的制备：将PVDF粉体溶解于丙酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙 酰胺溶剂中，配制成质量分数为5-10％的PVDF溶液，50-70℃下恒温搅拌1-2h， 静置脱泡30min，涂膜，在90-180℃条件下烘干，即得到PVDF膜；

2.碱液处理PVDF膜：包括碱-水溶液处理和碱-醇溶液处理两种工艺：

碱-水溶液处理工艺为：将PVDF膜浸渍在质量浓度20-40％的碱-水 溶液中，在60-80℃下处理2-3h后，取出水洗，烘干后即得；所述碱-水溶 液为NaOH-水溶液、LiOH-水溶液或KOH-水溶液；

碱-醇溶液处理工艺为：先将PVDF膜浸渍在质量浓度2-10％的碱-醇 溶液中，在25-40℃下处理3-5min后，取出膜，水洗，烘干；再将PVDF膜 浸泡在适当溶液中25-60℃下反应3-10min，然后取出，充分水洗，烘干后即 得；所述碱-醇溶液为NaOH-醇溶液、LiOH-醇溶液或KOH-醇溶液；所述 适当溶液是指质量浓度(4-8％)KMnO₄/(20-30％)KOH-水溶液，或者是质量 浓度98％的H₂SO₄溶液；

3.PVDF膜表面修饰：先将有机硅烷溶解于有机溶剂中，制成体积浓度 为1/10-1/3的有机硅烷溶液，放在相对湿度为60-80％的密闭容器中待用； 所述有机硅烷为甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷和氟代烷基 硅烷中的至少一种；所述有机溶剂为苯、甲苯、乙醚、二乙烯醚或环氧乙烷； 再将第2步经碱液处理过的PVDF膜浸渍在所述密闭容器中的有机硅烷溶液 里，表面处理20-30min；处理后的PVDF膜在常温下先用所述溶解有机硅烷 的有机溶剂洗涤一次，再分别用乙醇和体积比1∶1的乙醇-水溶液充分洗涤， 然后在100-120℃下烘干，即制得所述的防污自洁PVDF膜。

本发明解决所述制品技术问题的技术方案是：设计一种防污自洁PVDF膜 制品，该防污自洁PVDF膜制品采用本发明所述的防污自洁PVDF膜制备方法 制成。