因此,可以用超临界二氧化碳制备超细颗粒,并使其沉积于疏水膜材表面,在低表面能的膜材表面构造出粗糙结构,制造出具有自洁功能的膜材表层。
3.2 超临界二氧化碳对膜材表层的接枝改性
超临界二氧化碳能够溶解大多数小分子有机物和少数含氟、硅的高分子,对绝大多数聚合物不溶,但能不同程度的溶胀。因此,可以利用这一性质,使超临界二氧化碳携带一些有机小分子并且溶胀高聚物基质使小分子渗透其中,然后通过快速卸压将溶质留在基质中。如果该溶质是活性单体,通过单体的聚合反应可以制备高分子共混材料或接枝材料[14-15]。超临界CO2协助固相接枝的反应温度相对较低,由热引发产生的材料自由基浓度低,因此需一定的引发剂参与。如引发剂的性质、用量等因素均会对聚丙烯接枝产生较大的影响。大多数文献报道[16-17]的引发剂主要为偶氮类和过氧化物类。此外,引发剂在超临界CO2中的溶解性也是一个重要的影响因素[18]。常用的引发剂种类有偶氮异丁腈(AIBN),分析纯,直接使用;过氧化苯甲酰(BPO),氯仿-甲醇重结晶3次;二苯甲酮等。引发剂在接枝反应中的主要作用是可以通过自身的分解或夺取被接枝材料高分子链上的原子,产生自由基,引发接枝反应。
通过对PVDF的接枝反应达到具有防污自洁功能的效果,所需的接枝试剂应具有低的表面能,同时还应具有活性基团,能够与引发剂在膜表面所产生的自由基进行反应,使得接枝反应最终能够得以实现,同时接枝试剂的分子量不宜过大,否则将难以溶解在超临界流体中,符合上述条件的接枝试剂有含氟丙烯酸类和硅烷类试剂。
将接枝试剂和引发剂放入超临界二氧化碳改性釜中,在适宜的温度和压力下,反应一定的时间即可实现膜的接枝改性。接枝后的膜的表面附着一层低表面能的物质,会明显提高膜的疏水性,同时接枝分子量比较大的分子会在表面出现微--纳米结构,可以使得膜表面达到超疏水的效果,使得膜具备了防污自洁的功能。
4 经超临界二氧化碳改性后的建筑膜材表层防污自洁性能的表征
具有自清洁功能的膜材料表面应具有微—纳米的粗糙结构,同时该膜的疏水性能应非常好,达到超疏水的效果,对于附着在膜表面的污物,经风吹或水滴的滚动即可脱落。目前对于防污自洁性能的表征主要通过以下测试方法:
4.1 膜表面结构的电镜扫描
将样品膜材固定在铝板上,真空喷金镀膜,用SEM 观察其表面形貌.表面有粗糙结构的膜的疏水效果比较好。
4.2 接触角的测试
水滴与膜的接触角的测试包括静态接触角和滚动角。静态接触角的测试如下:用进样器吸取0.03mL的蒸馏水滴到样品膜表面,在接触角测试仪上测试。如此重复在膜材的不同部位选择7个点,取其平均值。滚动角的测试如下:用进样器吸取0.2mL的蒸馏水滴到样品膜表面,将膜材固定在接触角测试仪上,重复测试7个滚动角数值,取其平均值。具有超疏水功能膜的动态接触角小于5°,静态接触角大于150°。
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