CN102382404A - 一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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徐永
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Abstract

本发明公开了一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法。该复合材料其组成按重量配比为：聚偏氟乙烯树脂70～95％；聚甲基丙烯酸甲酯5～30％；纳米级颗粒0.5～1.5％；表面活性剂0.5～1.5％；上述各组分满足重量配比之和为100％。本发明提供的一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法，提高了聚偏氟乙烯的亲水性，如将其制成薄膜产品之后置于水中有优异的防污抗菌性；该亲水的聚偏氟乙烯材料的制备方法，采用了共混该行的方法，工艺简单，操作方便，易于工业化生产。

Description

一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚偏氟乙烯树脂兼具有氟树脂和通用树脂的特性，它除了具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐候性外，还具有压电性、电热性等特殊性能，据此聚偏氟乙烯在很多领域得到了广泛的应用。
近年研究，聚偏氟乙烯因其良好的成膜性和优异的膜性能，聚偏氟乙烯膜常常被运用于膜分离技术中，尤其在水资源利用和环境保护方面的作用有举足轻重的运用。然而，聚偏氟乙烯膜分子结构中含有键能较高的-C-F键，使得它的膜材料表面与水无氢键作用，具有良好的疏水性，这使得膜容易吸附有机溶质而被污染。所以改善聚偏氟乙烯材料的亲水性，为聚偏氟乙烯膜材料的抗污抗菌性提供了解决的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法，克服目前聚偏氟乙烯亲水性的问题；提高聚偏氟乙烯的抗污抗菌性能；并提出了亲水的聚偏氟乙烯材料的生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其组成按重量配比为：
聚偏氟乙烯树脂    70～95％；
聚甲基丙烯酸甲酯    5～30％；
纳米级颗粒          0.5～1.5％；
表面活性剂          0.5～1.5％；
上述各组分满足重量配比之和为100％。
优选的，所述聚偏氟乙烯树脂纯度≥99.5％。
优选的，所述聚甲基丙烯酸甲酯树脂的重均分子量为70～90万。
优选的，所述纳米级颗粒为亲水纳米AI2O3颗粒，亲水纳米SiO2颗粒和纳米有机蒙脱土中的一种或几种。
优选的，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、聚乙二醇中的一种或几种。
一种如上所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料制备方法，包括步骤：
a：按重量配比称取聚偏氟乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米级颗粒和表面活性剂，并在搅拌混合机搅拌混合均匀；
b：将混合后的原材料在高速密炼机中熔融密炼成均匀的共混物。
优选的，步骤b中的所述密炼机的设定温度为180～220℃，密炼3～5min。
本发明具有以下有益效果：
上述亲水的聚偏氟乙烯材料选择适当含量范围的各组分，运用密炼机中的剪切共混作用，使得聚偏氟乙烯材料具有良好的亲水性，同时赋予聚偏氟乙烯优异的抗污抗菌性，其中聚甲基丙烯酸甲酯作为聚偏氟乙烯的掺杂物，通过聚甲基丙烯酸甲酯中的C＝O和聚偏氟乙烯中的CH2相互作用，改变了聚偏氟乙烯的结晶性，使得共混体系制得的膜材料孔密度较大，孔隙率高，水通量大，从微观结构上改善了聚偏氟乙烯材料的亲水性；纳米级颗粒的加入由于是无机物的填充不仅使得聚偏氟乙烯材料表面粗糙度提高，利于水在表面的附着，还增强聚偏氟乙烯材料的强度；表面活性剂不仅能改善纳米级颗粒与树脂的相容性，还能为聚偏氟乙烯提供一些亲水基团，使得材料表面显示出亲水性。
该亲水的聚偏氟乙烯材料制备方法采用密炼机的剪切共混反应，操作方便，工艺简单。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在下述实施例中，聚偏氟乙烯树脂纯度≥99.5％，聚甲基丙烯酸甲酯树脂的重均分子量为70～90万。纳米级颗粒采用亲水纳米AI2O3颗粒、亲水纳米SiO2颗粒和纳米有机蒙脱土中的一种或几种；表面活性剂采用十二烷基磺酸钠和/或聚乙二醇中。
实施例1：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂94％，聚甲基丙烯酸甲酯5％，纳米AI2O3颗粒0.5％，十二烷基磺酸钠0.5％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为180℃，密炼3min。
实施例2：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂79％，聚甲基丙烯酸甲酯20％，纳米SiO2颗粒0.5％，聚乙二醇0.5％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为190℃，密炼3min。
实施例3：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂80％，聚甲基丙烯酸甲酯18.5％，纳米SiO2颗粒1％，十二烷基磺酸钠0.5％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为200℃，密炼4min。
实施例4：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂68％，聚甲基丙烯酸甲酯30％，纳米SiO2颗粒0.5％，纳米有机蒙脱土颗粒0.5％，聚乙二醇0.5％，十二烷基磺酸钠0.5％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为200℃，密炼5min。
实施例5：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂73％，聚甲基丙烯酸甲酯25％，纳米有机蒙脱土颗粒1.5％，聚乙二醇1％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为210℃，密炼5min。
实施例6：
(1)成分及含量组成：聚偏氟乙烯树脂75％，聚甲基丙烯酸甲酯22.5％，纳米有机蒙脱土颗粒1.5％，聚乙二醇1％，十二烷基磺酸钠0.5％，以上材料用量按重量计。
(2)原料的预处理：将配好的各种原材料在搅拌混合机中高速搅拌3min，低速搅拌到混合均匀。
(3)共混改性：运用密炼机转速为70rpm的高速密炼机进行共混改性，其中密炼机的设定温度为220℃，密炼4min。
性能测试：
拉伸强度按ASTM D638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
断裂伸长率按ASTM D-638标准测试；
硬度按ASTM D-2240标准测试。
按实施例中配方共混得到的样品，通过流延法制得聚偏氟乙烯膜，通过测试膜表面的水接触角判断聚偏氟乙烯膜材料的亲水性。
实施例1～6配方及材料性能见表1：
表1
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  聚偏氟乙烯树脂(％)   94   79   80   68   73   75
  聚甲基丙烯酸甲酯(％)   5   20   18.5   30   25   22.5
  纳米AI2O3颗粒(％)   0.5   -   -   -   -
  纳米S iO2颗粒(％)   -   0.5   1   0.5   -
  有机蒙脱土颗粒(％)   -   -   -   0.5   1.5   1.5
  十二烷基磺酸钠(％)   0.5   -   0.5   0.5   -   0.5
  聚乙二醇(％)   -   0.5   -   0.5   1   1
  水接触角℃   76   74.5   73   70   71   70.5
  拉伸强度MPa   40.5   42.2   42.5   43.5   43   43
  断裂伸长率％   15.2   12   10.2   11   9.5   10
  硬度(邵D)   75   78   78   79   78.5   78.5
从上表1可以看出，当聚甲基丙烯酸甲酯的含量增加时，聚偏氟乙烯材料的亲水性增加，且材料的强度有所增加；当纳米级颗粒的含量增加聚偏氟乙烯材料的亲水性提高，但会影响材料一定的伸长率。
以上对本发明所提供的一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其特征在于，其组成按重量配比为：
聚偏氟乙烯树脂    70～95％；
聚甲基丙烯酸甲酯  5～30％；
纳米级颗粒        0.5～1.5％；
表面活性剂        0.5～1.5％；
上述各组分满足重量配比之和为100％。
2.如权利要求1所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其特征在于：所述聚偏氟乙烯树脂纯度≥99.5％。
3.如权利要求1所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯树脂的重均分子量为70～90万。
4.如权利要求1所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其特征在于：所述纳米级颗粒为亲水纳米AI2O3颗粒，亲水纳米SiO2颗粒和纳米有机蒙脱土中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、聚乙二醇中的一种或几种。
6.一种如权利要求1所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其特征在于，包括步骤：
a：按重量配比称取聚偏氟乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、纳米级颗粒和表面活性剂，并在搅拌混合机搅拌混合均匀；
b：将混合后的原材料在高速密炼机中熔融密炼成均匀的共混物。
7.如权利要求6所述的亲水的聚偏氟乙烯复合材料制备方法，其特征在于，步骤b中的所述密炼机的设定温度为180～220℃，密炼3～5min。
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