一种高亲水性PVDF材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高亲水性PVDF材料及其制备方法，是由马来酸酐(MAH)高温熔融接枝聚偏氟乙烯(PVDF)制备而成。本发明专利技术引入MAH对PVDF进行接枝改，利用MAH单体上酸酐基团的反应性以及MAH的极性，可以有效的增强PVDF的亲水性以及与其它聚合物的混溶性，这使得扩大PVDF的应用成为可能。PVDF的应用成为可能。

【技术实现步骤摘要】
一种高亲水性PVDF材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子复合材料接枝
，具体涉及一种高亲水性PVDF材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)是一种重要的半结晶氟聚合物。由于具有优异的耐热性、耐候性、加工性和耐辐照性，PVDF引起了学术界和工业界广泛关注。PVDF由
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(CH2
‑
CF2)
‑
重复单元组成，相对密度1.75
‑
1.78g/cm3，长期使用温度为
‑
40～150℃，通过将PVDF与其它聚合物共混来获得高性能PVDF复合材料是一种经济且简单的策略。然而，由于PVDF与这些聚合物之间的混溶性差，整体改进受到限制。
[0003]此外PVDF膜表面能非常低，导致膜具有强的疏水性同时PVDF对金属基材的附着力很差，因此这不仅限制了PVDF在膜方面的应用也限制了PVDF涂料的发展。马来酸酐(MAH)是一种极性化合物，含有许多官能团，尤其是不饱和双键，通过添加一些试剂或通过辐照很容易与其它聚合物发生聚合反应。酸酐基团还可以与羟基、羧基、胺基及其它官能团进行反应。因此，对一些非极性聚合物进行MAH官能化，有利于增加其与极性聚合物的相容性，提高材料的附着力以及填料与聚合物的相互作用。显然，使用MAH改性PVDF是一种制备高亲水性PVDF材料的有效策略，同时改性后的PVDF与其它聚合物的混溶性也可得到相应提高，然而在过去的几十年鲜有采用MAH改性PVDF的报道。
专利技术内容
[0004]基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种高亲水性PVDF材料及其制备方法，旨在以反应性基团的MAH对PVDF进行接枝，从而提高PVDF的亲水性以及与其它聚合物的混溶性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种高亲水性PVDF材料的制备方法，其特点在于：所述高亲水性PVDF材料是由马来酸酐MAH高温熔融接枝聚偏氟乙烯PVDF制备而成，具体包括如下步骤：
[0007]S1、将MAH和PVDF在烘箱中烘干；
[0008]S2、打开转矩流变仪并设定所需参数(反应温度和转速)；待转矩流变仪的参数达到设定值后，将烘干后的MAH和PVDF置于转矩流变仪中，并向其中加入引发剂以及蒽类自由基稳定剂，进行反应；反应结束后，关闭转矩流变仪，取出反应产物并冷却；
[0009]S3、将冷却后的反应产物破碎成粉末并进行纯化，即获得目标产物高亲水性PVDF材料。
[0010]进一步地，所述PVDF的分子量为80000
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200000，所述PVDF为颗粒或粉末。
[0011]进一步地，步骤S1中的烘干温度为50
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80℃、烘干时间为12
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24h。
[0012]进一步地，步骤S2中的反应温度为190
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210℃、反应时间为5
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7min，转矩流变仪的转速为40
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60rpm。
[0013]进一步地，步骤S2中，所述引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰叔丁酯(BPB)和过氧化甲乙酮中的至少一种，所述蒽类自由基稳定剂为二乙烯基蒽、九乙基蒽和二苯乙烯基蒽中的至少一种。
[0014]进一步地，步骤S2中，PVDF与MAH的质量比为90～97％：10％～3％，所述引发剂占PVDF和MAH总质量的0.1％～0.5％，所述蒽类自由基稳定剂占PVDF和MAH总质量的0.1％～0.5％。
[0015]进一步地，步骤S3中所述的破碎为深冷粉碎，所用设备为深冷粉碎机，因为反应的生成物为塑性材料，常规破碎机无法对其进行充分破碎。
[0016]进一步地，步骤S3中所述纯化的方法为：将反应产物加入N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)或N,N
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二甲基乙酰胺(DMAC)中，在油浴锅中40～60℃的条件下搅拌2h，使反应产物溶解；然后将溶液倒入过量的乙醇中析出，静置、抽滤，用丙酮充分洗涤，干燥。
[0017]本专利技术的有益效果体现在：
[0018]本专利技术通过在蒽类自由基稳定剂的作用下引入MAH对PVDF进行接枝改，利用MAH单体上酸酐基团的反应性以及MAH的极性，可以有效的增强PVDF的亲水性以及与其它聚合物的混溶性，这使得扩大PVDF的应用成为可能。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1与对比例1所得产物的水接触角图，其中(a)为纯PVDF，(b)为对比例1所得PVDF/MAH，(c)为实施例1所得PVDF
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g
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MAH；
[0020]图2为本专利技术实施例1与对比例1所得产物的拉伸测试图；
[0021]图3为本专利技术实施例1与对比例1所得产物的XRD图；
[0022]图4为本专利技术实施例1与对比例1所得产物的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
[0023]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]实施例1
[0025]本实施例按如下步骤制备PVDF
‑
g
‑
MAH材料
[0026]S1、将MAH和PVDF(分子量为150000，颗粒)在烘箱中80℃烘干20h，以去除材料中多余的水分。
[0027]S2、打开转矩流变仪并设定所需参数(反应温度200℃和转速50rpm)；待转矩流变仪的参数达到设定值后，将烘干后的MAH(2g)和PVDF(20g)置于转矩流变仪中，并向其中加入DCP(0.05g)、BPO(0.05g)以及9
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乙烯基蒽(0.05g)，在200℃的条件下反应6min；反应结束后，关闭转矩流变仪，取出反应产物并冷却。
[0028](3)将冷却后的反应产物放入深冷破碎机中进行充分的破碎，制成粉末；将粉末加入圆底烧瓶中，在油浴锅中50℃的条件下搅拌2h，使反应产物溶解；然后将溶液倒入过量的乙醇中析出，静置、抽滤，用丙酮充分洗涤，干燥，即获得目标产物高亲水性PVDF材料，记为
PVDF
‑
g
‑
MAH。
[0029]对比例1
[0030]本对比例按如下步骤制备MAH与PVDF共混材料：
[0031]S1、将MAH和PVDF(分子量为150000，颗粒)在烘箱中80℃烘干20h，以去除材料中多余的水分。
[0032]S2、打开转矩流变仪并设定所需参数(反应温度200℃和转速50rpm)；待转矩流变仪的参数达到设定值后，将烘干后的MAH(2g)和PVDF(20g)置于转矩流变仪中，200℃反应6min；反应结束后，关闭转矩流变仪，取出反应产物并冷却。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高亲水性PVDF材料的制备方法，其特征在于：所述高亲水性PVDF材料是由马来酸酐MAH高温熔融接枝聚偏氟乙烯PVDF制备而成。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将MAH和PVDF在烘箱中烘干；S2、将烘干后的MAH和PVDF置于转矩流变仪中，并向其中加入引发剂以及蒽类自由基稳定剂，进行反应；反应结束后，关闭转矩流变仪，取出反应产物并冷却；S3、将冷却后的反应产物破碎成粉末并进行纯化，即获得目标产物高亲水性PVDF材料。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述PVDF的分子量为80000
‑
200000，所述PVDF为颗粒或粉末。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中的烘干温度为50
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80℃、烘干时间为12
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24h。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中的反应温度为190
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210℃、反应时间为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：钱家盛，张崔传，江曙东，伍斌，王爱成，陆志强，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：