專利名稱：聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜的改性方法，特別涉及一種聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法。
背景技術(shù)：
文Katan, M. Narjis, A. Siegmann. The Effect of Some Fluoropolymers' Structures on Their Response to UV Irradiation.Journal of Applied Polymer Science. 1998,70(8) :1471 1481，，公開了一種紫外光輻射對聚偏二氟乙烯薄膜改性方法，其基本過程在50°C條件下，用313-550nm的UVb燈照射MOOh，每隔 200h測一個樣品指數(shù)。但是，該改性方法存在著明顯不足，紫外燈輻射強(qiáng)度太低，只有1 5mW/cm2，并且波長最短只有313mm。故聚偏二氟乙烯薄膜(以下簡稱PVDF薄膜)結(jié)晶度不理想，輻照時間長達(dá)200h MOOh時，結(jié)晶度只有28. 12% 40. 10%，很難應(yīng)用在工程領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的紫外光輻射改性聚偏二氟乙烯薄膜方法所得到的聚偏二氟乙烯薄膜結(jié)晶度差的不足，本發(fā)明提供一種聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，該方法采用173nm 的UVb燈，調(diào)節(jié)電壓至3 9KV，將紫外光源輻照度控制在20 80mW/cm2的范圍，輻照5 15min，可以提高PVDF薄膜的結(jié)晶度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法， 其特點是包括下述步驟(a)將聚偏二氟乙烯樹脂粉末按質(zhì)量比10 30%的配比溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，在30 60°C下超聲處理10 60min，制成聚偏二氟乙烯溶液。(b)聚偏二氟乙烯溶液配制完成后，在0. 2 0. 5Pa的真空中去氣。(c)將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅基片上，靜置于水平臺上，使聚偏二氟乙烯溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣，制成聚偏二氟乙烯薄膜。(d)將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過200 300°C熔融10 30min后，迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過120 300°C退火。(e)將經(jīng)過步驟(d)處理的聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至3 9KV，將紫外光源輻照度控制在20 80mV/cm2的范圍，輻照5 15min。本發(fā)明的有益效果是由于采用173nm的UVb燈，在40mV/cm2輻照強(qiáng)度下輻照 IOmin或者15min，得到了結(jié)晶度53. 05 %或者8 %的PVDF薄膜。在輻射強(qiáng)度20 80mv/cm2時，輻照時間由背景技術(shù)的200 2400h下降至5 15min ；結(jié)晶度由背景技術(shù)的 28. 12 40. 10%提高到 45. 90 54. 80% 0下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是不同輻照強(qiáng)度下處理的PVDF薄膜晶粒大小和織構(gòu)系數(shù)的變化曲線。圖2是不同輻照強(qiáng)度下熔體淬冷β -相PVDF薄膜X射線衍射圖譜。
具體實施例方式實施例1，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末0. 5g溶解在極性溶液N，N-二甲基甲酰胺5ml 中，在30°C下超聲60min處理。溶液配制完成后，在0. 5 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過200°C熔融30min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過120°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至3KV，控制紫外光源輻照度20mv/ cm2。輻照時間15min，最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。實施例2，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末0. 5g溶解在極性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在35°C下超聲50min處理。溶液配制完成后，在0. 3 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過230°C熔融25min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過150°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至5KV，控制紫外光源輻照度30mv/ cm2。輻照時間13min，最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。實施例3，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末1. Og溶解在極性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在40°C下超聲30min處理。溶液配制完成后，在0. 3 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過250°C熔融20min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過200°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至6KV，控制紫外光源輻照度在40mv/ cm2，輻射時間為lOmin，最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。實施例4，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末1. Og溶解在極性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在45°C下超聲40min處理。溶液配制完成后，在0. 2 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過270°C熔融ISmin后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過250°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至7KV，控制紫外光源輻照度在50mv/ cm2，輻射時間為lOmin，最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。實施例5，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末1. Sg溶解在極性溶液N，N- 二甲基甲酰胺6ml 中，在60°C下超聲20min處理。溶液配制完成后，在0. 2 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過300°C熔融15min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過300°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至9KV，控制紫外光源輻照度在SOmv/ cm2，輻照時間8min。最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。
4
實施例6，將聚偏二氟乙烯樹脂粉末1. Sg溶解在極性溶液N，N- 二甲基甲酰胺6ml 中，在50°C下超聲IOmin處理。溶液配制完成后，在0. 4 的真空中去氣，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅片上，靜置于水平臺上，使溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣。將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過300°C熔融IOmin后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過280°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。將聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至8KV，控制紫外光源輻照度在60mv/ cm2，輻照時間5min。最后得到紫外光輻射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。從圖1可以看出，隨著紫外光輻射照度的增加，相晶粒的平均尺寸發(fā)生明顯改變。當(dāng)輻射照度較低時(< 40mW/cm2)，相較于未輻照的PVDF薄膜，輻照后PVDF薄膜晶粒尺寸隨著輻射照度的增加而增大，而當(dāng)輻照照度增加到60mW/cm2時，其晶粒尺寸又開始減小。同樣，相(110)晶面的織構(gòu)系數(shù)也隨著輻射照度的增加而變化，并且呈現(xiàn)出與晶粒尺寸改變完全相同的變化趨勢。這表明在紫外輻射過程中，相對低的輻射照度條件下，會引起聚合物的輻照降解反應(yīng)，使得一些大分子鏈斷裂，鏈段運動活性增強(qiáng)并可能重新排列進(jìn)入晶區(qū)。而且其重排的方向會沿著晶區(qū)的取向方向，這樣也就使得聚合物擇優(yōu)取向更加明顯。而當(dāng)輻射照度增加到60mW/cm2時，則會引起晶區(qū)的輻射損傷，輻射損傷使得了晶粒平均尺寸減小，從而導(dǎo)PVDF致薄膜取向度下降。從圖2中可以看出，除了在2Θ =20.5° (110，200)出現(xiàn)代表β -相的衍射主峰外，在其衍射圖譜中還出現(xiàn)了兩個代表明顯α-相的衍射峰，分別為2Θ = 17.8(100)和 2Θ = 18.4(020)。顯然，經(jīng)高溫熔融淬冷后獲得的PVDF薄膜并不是單純的β-相結(jié)晶，而是含有α-相的混晶。當(dāng)受到紫外光輻照時(輻照照度40mW/cm2，時間lOmin)，衍射峰位沒有發(fā)生明顯改變，也沒有新的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，但是，可以發(fā)現(xiàn)代表相的衍射主峰的衍射強(qiáng)度迅速下降，此外，α-相衍射峰強(qiáng)也與未經(jīng)紫外輻照的有明顯差異。而隨著紫外光輻射照度增加到80mW/cm2，在β -相衍射主峰強(qiáng)下降的同時，α -相衍射峰也有一定程度的下降。這意味著紫外光輻照對熔體淬冷制備的相晶體有明顯的破壞作用。下表是不同輻射時間和強(qiáng)度下PVDF薄膜結(jié)晶度的變化值。
權(quán)利要求
1.一種聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，其特征在于包括下述步驟(a)將聚偏二氟乙烯樹脂粉末按質(zhì)量比10 30%的配比溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，在30 60°C下超聲處理10 60min，制成聚偏二氟乙烯溶液。(b)聚偏二氟乙烯溶液配制完成后，在0.2 0. 5Pa的真空中去氣。(c)將所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干凈的硅基片上，靜置于水平臺上，使聚偏二氟乙烯溶液在張力的作用下流延成膜至硅片的邊緣，制成聚偏二氟乙烯薄膜。(d)將聚偏二氟乙烯薄膜經(jīng)過200 300°C熔融10 30min后，迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在經(jīng)過120 300°C退火。(e)將經(jīng)過步驟(d)處理的聚偏二氟乙烯薄膜面向輻射源出光面水平放置，調(diào)節(jié)電壓至3 9KV，將紫外光源輻照度控制在20 80mV/cm2的范圍，輻照5 15min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，其特征在于所述紫外光源輻照度與輻照時間配合是紫外光源輻照度40mV/cm2，輻照時間lOmin。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，其特征在于所述紫外光源輻照度與輻照時間配合是紫外光源輻照度40mV/cm2，輻照時間15min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，用于解決現(xiàn)有的紫外光輻射改性聚偏二氟乙烯薄膜方法所得到的聚偏二氟乙烯薄膜結(jié)晶度差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是采用173nm的UVb燈，調(diào)節(jié)電壓至3～9KV，將紫外光源輻照度控制在20～80mv/cm2的范圍，輻照5～15min，得到了紫外光改性的聚偏二氟乙烯薄膜。由于采用173nm的UVb燈，在40mv/cm2輻照強(qiáng)度下輻照10min或者15min，得到了晶粒尺寸更大、結(jié)晶度更好的PVDF薄膜。
文檔編號C08J3/28GK102199304SQ20111008019
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者惠迎雪, 樊慧慶 申請人:西北工業(yè)大學(xué)