PVDF防水透湿性能

石墨烯改性回收PVDF膜的防水透湿性能研究

聚偏氟乙烯（PVDF）是目前最常用的膜材料之一，其不仅具有良好的耐腐蚀性、抗老化性、耐摩擦性能、高力学性能、耐冲击性等性能，本身还是超疏水性物质。但由于PVDF分子中含氟元素较多，因此其疏水性非常强，在实际应用中导致出现膜污染，进而使膜的通量急剧下降。

近年来越来越多的研究者开始研究PVDF纳米纤维防水透湿膜的亲水性改性。目前为止，对PVDF超滤膜亲水化改性的方法主要有溶液共混法、表面涂覆法、表面接枝改性法以及基体接枝改性的方法等。而溶液共混法是PVDF静电纺纳米纤维亲水性改性主要的方法之一。

氧化石墨烯(GO)是一种新型的无机纳米材料，化学性质稳定、力学强度高、含有丰富的含氧官能团、亲水性好，有着巨大的比表面积。目前已有很多报道将GO用于PVDF膜的改性，改善纳米纤维膜的亲水性，并有效缓解了PVDF膜的污染，提高了其在水处理中的使用性能。氧化石墨烯作为石墨烯功能化的派生物，其结构与石墨烯相似，而石墨烯对PVDF膜的改性鲜有报道。

中原工学院廖喜林等采用PVDF与石墨烯为原料，通过静电纺丝技术制备石墨烯/PVDF静电纺纳米纤维复合膜，并探索不同含量的石墨烯对复合膜的形貌结构和防水透湿性能的影响。

不同含量石墨烯填充PVDF复合膜的孔隙率

孔隙率在石墨烯含量较低时，会随着石墨烯含量增大而增加，但当石墨烯达到0.08%以后孔隙率反而增加速度减缓，当石墨烯浓度达到0.15%时孔隙率突然大幅度增大。这是因为纤维膜孔隙率在其它条件(膜厚度、堆积密度等)

不变的情况下会随着纳米纤维直径的增大而增加。

不同含量石墨烯填充PVDF复合膜的透湿性能

添加石墨烯以后复合膜的透湿量大于纯PVDF膜，透湿量提高了14%～51%，而且随着石墨烯含量的增加，其透湿量也在增加，但是当添加量超过0.1%以后，其透湿量增涨速率变慢。

不同含量石墨烯填充PVDF复合膜的疏水性

复合膜的疏水性

添加石墨烯以后的复合膜，相比于纯PVDF膜，其接触角和耐水压都在减少，另一方面随着石墨烯含量的增加，复合膜的接触角逐渐变小，且变化速率逐渐增快，而静水压则随着石墨烯含量的增加呈现先缓慢减少再快速减少的变化趋势。接触角由纯PVDF的143.5°减少到0.15%时的125.3°，耐水压由纯PVDF的23.4?MPa减少到0.15%时的13.7?MPa。

复合膜的微观形貌

石墨烯含量：a—0.05%；b—0.08%；

c—0.1%；d—0.13%；e—0.15%；f—0.0%

由扫描电镜图可明显看出，添加石墨烯的样品a，b，c，d，e和没有添加石墨烯的样品f其纳米纤维粘结方式发生了一定改变，f样品中纳米纤维的粘结比较光滑、粘结处未出现珠粒结构，而添加石墨烯的样品其粘结处出现了珠粒结构。

在防水透湿性能方面，复合膜的透湿性得到提高，透湿量由纯PVDF膜的2915.92g／(m2·24h)提高到4415.37g／(m2·24h)(石墨烯含量0.15%)。但是复合膜的防水性能出现了下降，其接触角和耐水压出现下降现象，接触角由纯PVDF膜的143.5°下降到125.3°(石墨烯含量为0.15%)，耐水压由纯PVDF膜的23.4MPa下降到13.7MPa(石墨烯含量0.15%)。