PVDF疏水膜的制备研究引言 表面的浸润性是决定材料应用的一个重要性质,许多物理化学过程,如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的浸润性密切相关。超疏水性就是表面润湿性的一个特殊表征。近年来,由于超疏水表面在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面的潜在应用,有关超疏水表面的研究引起了极大的关注[1-3]。Erbil等[4]以等规聚丙为成膜物质,通过选择合适的溶剂、沉淀剂和成膜温度来调控溶液成膜过程中聚合物的结晶速率,得到了具有多孔结构的聚合物表面,与水的接触角（WCA）可达160°。而Vogelaar等[5]将聚合物溶液浇注在具有微米结构的模板上,利用模板本身的微结构和成膜过程中的微相分离,得到了具有多级结构的超疏水表面。 本文以PVDF为原料，制备了PVDF疏水膜，讨论了膜表面粗糙度、铸膜液中PVDF浓度及SiO2填充量对膜疏水性的影响。 1实验材料和方法 1.1材料和设备 PVDF，美国杜邦公司；DMF，
分析
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纯，天津科密欧试剂公司；无水乙醇，分析纯，天津科密欧试剂公司。 1.2PVDF膜的制备 将一定量的PVDF材料以及添加剂SiO2在搅拌、加热条件下匀速缓慢的加入溶剂DMF中，加热搅拌直到PVDF完全溶解，SiO2分散均匀，室温下脱泡6小时备用。 在室温条件下，将铸膜液分别均匀缓慢地在普通玻璃板（simpleglass）、磨砂玻璃板（matglass）上刮膜，于30℃水浴中采用相分离法成膜，于水浴池中浸泡24小时后取出，清洗干燥，制备样品备用。 1.3膜的表征 将膜放至ALPHA1-2冷冻干燥机中，干燥后，采用JYSP-180接触角测量仪测量其静态接触角θ；将冷冻干燥好的膜片在液氮中脆断后喷金，用场发射扫描电子显微镜（FESEM，Hitachi-s-4800）观察膜表面及断面的形态。 2结果与讨论 2.1PVDF浓度对膜接触角的影响 图为铸膜液中PVDF浓度对膜接触角的影响。由图1可以看出，PVDF浓度越低，膜的接触角越大。这是由于低PVDF浓度条件下所制膜的结构致密程度低，在一定程度上增加了膜表面粗糙度，根据wenzel模型理论[6]，当表面的粗糙度增大时，膜表面的表面能将降低，膜的疏水性将得到提高。 2.2粗糙度对接触角的影响 图粗糙度对PVDF膜接触角的影响，实验中使用不同粗糙度的玻璃板（普通玻璃、磨砂玻璃）作为底板进行制膜。由图可见，在相同的PVDF浓度下，采用磨砂玻璃制得的膜的接触角高于普通玻璃制得的膜。磨砂的粗糙度高，由磨砂玻璃作为底板所制得的PVDF膜的膜表面粗糙度也得到提高，从而膜表面的表面能降低，使得膜表面的疏水性提高。 2.3SiO2填充量对接触角的影响 为SiO2填充量对接触角的影响，实验中，PVDF浓度固定为10%。由图3可以看出，以光滑玻璃作为制膜底板时，随着铸膜液中SiO2的添加量的增加，膜的接触角增加，这是由于SiO2添加剂具有一定的疏水性，当膜表面SiO2含量增加时，SiO2表现出来的疏水性在膜中得到体现，膜的疏水性增加。而由磨砂玻璃作为制膜底板时（如图3所示），在SiO2填充量为1%时接触角略有提高，但随着SiO2填充量的增加其接触角却有所下降，这是由于磨砂玻璃底板使得制备的膜表面结构疏松，膜表面疏松的结构并不能有效的保留住SiO2颗粒，SiO2会在水浴中析出，随着SiO2浓度的增大，这种现象愈发明显。 2.4PVDF膜表面的微观形貌 图最佳制膜条件下制备的PVDF-SiO2体系膜的接触角照片，制膜条件为PVDF浓度10%，SiO2填充量为1%，制膜底板为磨砂玻璃。由图4可见，膜的接触角达到139°。由电镜照片可以看出，膜的表面凹凸不平，这种结构使得膜表面粗糙度较大，从而使膜的疏水性较高，这与前文实验研究得出的结论一致。
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