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文檔簡介
1、聚偏氟乙烯(PVDF)是一種半結晶聚合物,以其優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐輻射性、耐熱性和易成膜性而倍受青睞,廣泛應用于水過濾、分離等領域。磁控濺射技術因具有高沉積速率、低基底溫度、與基材結合牢固、相對便宜的沉積方式和易于工業(yè)化等優(yōu)點,在建筑鍍膜玻璃、透明導電膜玻璃、柔性基材卷繞鍍等鍍膜工業(yè)領域中得到廣泛應用,并且在膜分離領域中逐漸嶄露頭角?;诖耍菊撐膶⒛し蛛x技術與光電技術結合,利用直流(DC)磁控濺射技術在PVDF膜表面沉積金屬納米銅層,
2、制備PVDF/Cu合金膜,研究磁控濺射工藝參數對膜結構和性能的影響規(guī)律。
通過蒸汽誘導相分離法(VIPS)制備多孔PVDF膜,探究了在攪拌溫度50℃,相對濕度80%,成膜溫度50℃時,不同聚合物濃度下基膜的結構和性能。結果表明,隨著PVDF濃度從20wt%增加到27wt%,膜表面形態(tài)由球狀粒子向網狀結構轉變,PVDF膜水接觸角100.01°降低到77.56°,膜的平均孔徑和最大孔徑、孔隙率、水通量隨著PVDF的濃度增加而減小,
3、而PVDF膜的斷裂強度和斷裂伸長率都增加。
以25wt%濃度的PVDF膜為基膜,利用磁控濺射技術在其表面沉積納米銅薄膜,并利用原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線能譜分析儀(EDX)和射線衍射分析(XRD)探究不同濺射工藝參數對合金膜的表面微觀形貌、化學組成成分和晶態(tài)結構的影響。AFM結果表明納米銅膜在多孔膜表面以島狀方式生長,隨沉積時間的增加,納米銅顆粒團聚明顯、相互連接,并不斷聚合長大成連續(xù)銅膜;隨濺
4、射時間和濺射功率的增加,膜表面顆粒尺寸逐漸增加,而隨工作壓強的增加,顆粒尺寸減小,表面逐漸平滑。XPS和EDX測試結果表明,部分銅以Cu(2p3/2)和Cu(2p1/2)狀態(tài)存在于PVDF膜表面、膜孔內及其孔壁中。隨著濺射時間和功率的增加,膜表面依次出現Cu(111)、Cu(200)晶面,強度也隨之增強,低工作壓強有利于銅膜的結晶。
通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、孔隙率、孔徑、接觸角、水通量、截留率等探討磁控濺射工
5、藝參數對膜結構和性能的影響,采用振蕩燒瓶法定性分析金復合膜的抗菌性能。研究表明,由于成膜階段濺射粒子優(yōu)先在缺陷位置成核、生長,復合膜的平均孔徑有一定程度的降低;由于納米銅粒子的存在,復合膜的接觸角減小,提高了膜的親水性能。隨著濺射時間和濺射功率的增加,膜的通量減少,截留率和通量恢復率增加,尤其濺射長時間后膜表面形成連續(xù)銅層,能夠阻礙污染物的吸附與膜內部孔的堵塞,從而提高膜通量恢復率。如當濺射時間增加到45min時,復合膜的通量恢復率超過
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