专利名称：聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜的改性方法，特别涉及一种聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法。
背景技术：
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，，公开了一种紫外光辐射对聚偏二氟乙烯薄膜改性方法，其基本过程在50°C条件下，用313-550nm的UVb灯照射MOOh，每隔 200h测一个样品指数。但是，该改性方法存在着明显不足，紫外灯辐射强度太低，只有1 5mW/cm2，并且波长最短只有313mm。故聚偏二氟乙烯薄膜(以下简称PVDF薄膜)结晶度不理想，辐照时间长达200h MOOh时，结晶度只有28. 12% 40. 10%，很难应用在工程领域。
发明内容
为了克服现有的紫外光辐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结晶度差的不足，本发明提供一种聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，该方法采用173nm 的UVb灯，调节电压至3 9KV，将紫外光源辐照度控制在20 80mW/cm2的范围，辐照5 15min，可以提高PVDF薄膜的结晶度。本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法， 其特点是包括下述步骤(a)将聚偏二氟乙烯树脂粉末按质量比10 30%的配比溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，在30 60°C下超声处理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的真空中去气。(c)将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅基片上，静置于水平台上，使聚偏二氟乙烯溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘，制成聚偏二氟乙烯薄膜。(d)将聚偏二氟乙烯薄膜经过200 300°C熔融10 30min后，迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过120 300°C退火。(e)将经过步骤(d)处理的聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至3 9KV，将紫外光源辐照度控制在20 80mV/cm2的范围，辐照5 15min。本发明的有益效果是由于采用173nm的UVb灯，在40mV/cm2辐照强度下辐照 IOmin或者15min，得到了结晶度53. 05 %或者8 %的PVDF薄膜。在辐射强度20 80mv/cm2时，辐照时间由背景技术的200 2400h下降至5 15min ；结晶度由背景技术的 28. 12 40. 10%提高到 45. 90 54. 80% 0下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细说明。
图1是不同辐照强度下处理的PVDF薄膜晶粒大小和织构系数的变化曲线。图2是不同辐照强度下熔体淬冷β -相PVDF薄膜X射线衍射图谱。
具体实施例方式实施例1，将聚偏二氟乙烯树脂粉末0. 5g溶解在极性溶液N，N-二甲基甲酰胺5ml 中，在30°C下超声60min处理。溶液配制完成后，在0. 5 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过200°C熔融30min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过120°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至3KV，控制紫外光源辐照度20mv/ cm2。辐照时间15min，最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。实施例2，将聚偏二氟乙烯树脂粉末0. 5g溶解在极性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在35°C下超声50min处理。溶液配制完成后，在0. 3 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过230°C熔融25min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过150°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至5KV，控制紫外光源辐照度30mv/ cm2。辐照时间13min，最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。实施例3，将聚偏二氟乙烯树脂粉末1. Og溶解在极性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在40°C下超声30min处理。溶液配制完成后，在0. 3 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过250°C熔融20min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过200°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至6KV，控制紫外光源辐照度在40mv/ cm2，辐射时间为lOmin，最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。实施例4，将聚偏二氟乙烯树脂粉末1. Og溶解在极性溶液N，N- 二甲基甲酰胺5ml 中，在45°C下超声40min处理。溶液配制完成后，在0. 2 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过270°C熔融ISmin后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过250°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至7KV，控制紫外光源辐照度在50mv/ cm2，辐射时间为lOmin，最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。实施例5，将聚偏二氟乙烯树脂粉末1. Sg溶解在极性溶液N，N- 二甲基甲酰胺6ml 中，在60°C下超声20min处理。溶液配制完成后，在0. 2 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过300°C熔融15min后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过300°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至9KV，控制紫外光源辐照度在SOmv/ cm2，辐照时间8min。最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。
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实施例6，将聚偏二氟乙烯树脂粉末1. Sg溶解在极性溶液N，N- 二甲基甲酰胺6ml 中，在50°C下超声IOmin处理。溶液配制完成后，在0. 4 的真空中去气，以提高聚偏二氟乙烯薄膜的致密度。将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅片上，静置于水平台上，使溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘。将聚偏二氟乙烯薄膜经过300°C熔融IOmin后， 迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过280°C退火得到聚偏二氟乙烯薄膜。将聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至8KV，控制紫外光源辐照度在60mv/ cm2，辐照时间5min。最后得到紫外光辐射改性的聚偏二氟乙烯的薄膜。从图1可以看出，随着紫外光辐射照度的增加，相晶粒的平均尺寸发生明显改变。当辐射照度较低时(< 40mW/cm2)，相较于未辐照的PVDF薄膜，辐照后PVDF薄膜晶粒尺寸随着辐射照度的增加而增大，而当辐照照度增加到60mW/cm2时，其晶粒尺寸又开始减小。同样，相(110)晶面的织构系数也随着辐射照度的增加而变化，并且呈现出与晶粒尺寸改变完全相同的变化趋势。这表明在紫外辐射过程中，相对低的辐射照度条件下，会引起聚合物的辐照降解反应，使得一些大分子链断裂，链段运动活性增强并可能重新排列进入晶区。而且其重排的方向会沿着晶区的取向方向，这样也就使得聚合物择优取向更加明显。而当辐射照度增加到60mW/cm2时，则会引起晶区的辐射损伤，辐射损伤使得了晶粒平均尺寸减小，从而导PVDF致薄膜取向度下降。从图2中可以看出，除了在2Θ =20.5° (110，200)出现代表β -相的衍射主峰外，在其衍射图谱中还出现了两个代表明显α-相的衍射峰，分别为2Θ = 17.8(100)和 2Θ = 18.4(020)。显然，经高温熔融淬冷后获得的PVDF薄膜并不是单纯的β-相结晶，而是含有α-相的混晶。当受到紫外光辐照时(辐照照度40mW/cm2，时间lOmin)，衍射峰位没有发生明显改变，也没有新的结构出现，但是，可以发现代表相的衍射主峰的衍射强度迅速下降，此外，α-相衍射峰强也与未经紫外辐照的有明显差异。而随着紫外光辐射照度增加到80mW/cm2，在β -相衍射主峰强下降的同时，α -相衍射峰也有一定程度的下降。这意味着紫外光辐照对熔体淬冷制备的相晶体有明显的破坏作用。下表是不同辐射时间和强度下PVDF薄膜结晶度的变化值。
权利要求
1.一种聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，其特征在于包括下述步骤(a)将聚偏二氟乙烯树脂粉末按质量比10 30%的配比溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，在30 60°C下超声处理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的真空中去气。(c)将所配制的聚偏二氟乙烯溶液滴在干净的硅基片上，静置于水平台上，使聚偏二氟乙烯溶液在张力的作用下流延成膜至硅片的边缘，制成聚偏二氟乙烯薄膜。(d)将聚偏二氟乙烯薄膜经过200 300°C熔融10 30min后，迅速投入到0°C冰水混合物中淬冷，之后在经过120 300°C退火。(e)将经过步骤(d)处理的聚偏二氟乙烯薄膜面向辐射源出光面水平放置，调节电压至3 9KV，将紫外光源辐照度控制在20 80mV/cm2的范围，辐照5 15min。
2.根据权利要求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辐照度与辐照时间配合是紫外光源辐照度40mV/cm2，辐照时间lOmin。
3.根据权利要求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辐照度与辐照时间配合是紫外光源辐照度40mV/cm2，辐照时间15min。
全文摘要
本发明公开了一种聚偏二氟乙烯薄膜的改性方法，用于解决现有的紫外光辐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结晶度差的技术问题。技术方案是采用173nm的UVb灯，调节电压至3～9KV，将紫外光源辐照度控制在20～80mv/cm2的范围，辐照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灯，在40mv/cm2辐照强度下辐照10min或者15min，得到了晶粒尺寸更大、结晶度更好的PVDF薄膜。
文档编号C08J3/28GK102199304SQ20111008019
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者惠迎雪, 樊慧庆 申请人:西北工业大学