磁控濺射法PVDF-Cu合金膜的制備及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)是一種半結(jié)晶聚合物，以其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐輻射性、耐熱性和易成膜性而倍受青睞，廣泛應(yīng)用于水過濾、分離等領(lǐng)域。磁控濺射技術(shù)因具有高沉積速率、低基底溫度、與基材結(jié)合牢固、相對便宜的沉積方式和易于工業(yè)化等優(yōu)點，在建筑鍍膜玻璃、透明導(dǎo)電膜玻璃、柔性基材卷繞鍍等鍍膜工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，并且在膜分離領(lǐng)域中逐漸嶄露頭角。基于此，本論文將膜分離技術(shù)與光電技術(shù)結(jié)合，利用直流(DC)磁控濺射技術(shù)在PVDF膜表面沉積金屬納米銅層，

2、制備PVDF/Cu合金膜，研究磁控濺射工藝參數(shù)對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律。
　　通過蒸汽誘導(dǎo)相分離法(VIPS)制備多孔PVDF膜，探究了在攪拌溫度50℃，相對濕度80％，成膜溫度50℃時，不同聚合物濃度下基膜的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果表明，隨著PVDF濃度從20wt％增加到27wt％，膜表面形態(tài)由球狀粒子向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，PVDF膜水接觸角100.01°降低到77.56°，膜的平均孔徑和最大孔徑、孔隙率、水通量隨著PVDF的濃度增加而減小，

3、而PVDF膜的斷裂強度和斷裂伸長率都增加。
　　以25wt％濃度的PVDF膜為基膜，利用磁控濺射技術(shù)在其表面沉積納米銅薄膜，并利用原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線能譜分析儀(EDX)和射線衍射分析(XRD)探究不同濺射工藝參數(shù)對合金膜的表面微觀形貌、化學(xué)組成成分和晶態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。AFM結(jié)果表明納米銅膜在多孔膜表面以島狀方式生長，隨沉積時間的增加，納米銅顆粒團(tuán)聚明顯、相互連接，并不斷聚合長大成連續(xù)銅膜;隨濺

4、射時間和濺射功率的增加，膜表面顆粒尺寸逐漸增加，而隨工作壓強的增加，顆粒尺寸減小，表面逐漸平滑。XPS和EDX測試結(jié)果表明，部分銅以Cu(2p3/2)和Cu(2p1/2)狀態(tài)存在于PVDF膜表面、膜孔內(nèi)及其孔壁中。隨著濺射時間和功率的增加，膜表面依次出現(xiàn)Cu(111)、Cu(200)晶面，強度也隨之增強，低工作壓強有利于銅膜的結(jié)晶。
　　通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、孔隙率、孔徑、接觸角、水通量、截留率等探討磁控濺射工

5、藝參數(shù)對膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，采用振蕩燒瓶法定性分析金復(fù)合膜的抗菌性能。研究表明，由于成膜階段濺射粒子優(yōu)先在缺陷位置成核、生長，復(fù)合膜的平均孔徑有一定程度的降低;由于納米銅粒子的存在，復(fù)合膜的接觸角減小，提高了膜的親水性能。隨著濺射時間和濺射功率的增加，膜的通量減少，截留率和通量恢復(fù)率增加，尤其濺射長時間后膜表面形成連續(xù)銅層，能夠阻礙污染物的吸附與膜內(nèi)部孔的堵塞，從而提高膜通量恢復(fù)率。如當(dāng)濺射時間增加到45min時，復(fù)合膜的通量恢復(fù)率超過