[发明专利]一种高亲水性PVDF材料及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料接枝技术领域，具体涉及一种高亲水性PVDF材料及其制备方法和应用。

背景技术

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-(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。

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。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种高亲水性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。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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：

S1、将MAH和PVDF在烘箱中烘干；

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；

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。

进一步地，所述PVDF的分子量为80000-200000，所述PVDF为颗粒或粉末。

进一步地，步骤S1中的烘干温度为50-80℃、烘干时间为12-24h。

进一步地，步骤S2中的反应温度为190-210℃、反应时间为5-7min，转矩流变仪的转速为40-60rpm。

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。

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％。

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。