环境污染产生于工业化进程的不断推进,目前关于该如何解决严重的水污染问题,从而保障人民的健康生活成为社会焦点。因此,分离效率高、工艺过程简单、分离过程无相变、能耗小且不具备二次污染的膜分离技术变成研究热点。本文采用热致相分离法（TIPS）制备聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜,研究了不同聚合物浓度、淬火温度和聚多巴胺（PDA）包覆的二氧化硅（SiO₂@PDA）共混改性对PVDF薄膜微观形貌和性能的影响。本文主要研究内容如下:首先,利用TIPS工艺,以碳酸二苯酯（DPC）为稀释剂,制备PVDF薄膜。通过改变聚合物浓度、淬火温度等工艺要素探索薄膜微孔结构和性能的变化规律。研究表明,该体系偏晶点为52.6 wt%,PVDF薄膜的微观结构随聚合物浓度的增加由分层蜂窝孔洞结构向非均一孔径的球晶结构转变。薄膜淬火过程中冷却速率具有位置依赖性,并影响相分离过程中晶体生长和液滴聚集,使得薄膜的断面结构出现分层现象。较低的冷却速率会产生较大的孔径尺寸,并且在相同的冷却速率下高聚合物浓度的薄膜孔径比低聚合物浓度薄膜孔径更小。因此,改变淬火温度可以便捷地调控薄膜孔径,进而对膜性能产生影响。低聚合物浓度的PVDF薄膜中,随着淬火温度的升高,水蒸气透过率逐渐增大,但淬火温度在20℃下的薄膜水蒸气透过值高于40℃的薄膜。然而,高聚合物浓度的薄膜水蒸气透过值几乎不随淬火温度的变化而变化。对于PVDF薄膜,较高淬火温度有利于获得更好的热稳定性。低聚合物浓度的PVDF薄膜在淬火温度为20℃时,其动态机械性能较好,而高聚合物浓度的薄膜的动态机械性能对淬火温度的依赖性较小。其次,利用溶胶凝胶法制备了球状SiO₂纳米粒子,通过多巴胺在SiO₂纳米粒子表面原位进行氧化自聚合反应对其进行包覆,得到SiO₂@PDA纳米粒子,将获得的SiO₂@PDA纳米粒子通过共混改性方法,制备TIPS/PVDF复合薄膜。聚多巴胺含有羟基和氨基等具有亲水性官能团,且具有很好的粘附性,使SiO₂@PDA纳米粒子的亲水性增强。还研究了PVDF复合膜中的填料分布以及其热稳定性能、动态机械性能、力学性能、水接触角、抗污染性能等。SEM照片显示,聚多巴胺包覆后能够显著改善SiO₂纳米颗粒在有机溶剂中的分散性,SiO₂@PDA纳米粒子在PVDF复合膜中分布更为均匀。TGA测试发现,SiO₂@PDA纳米粒子的加入提高了PVDF的热稳定性。DMTA结果显示,SiO₂和SiO₂@PDA无机粒子的添加都对PVDF薄膜的动态储能模量都具有一定的提升效果;相比SiO₂无机粒子,SiO₂@PDA对PVDF薄膜刚性和抗变形性能的改善效果更好,同时SiO₂@PDA/PVDF复合薄膜的韧性也得到提高。拉伸测试结果显示,SiO₂/PVDF和SiO₂@PDA/PVDF复合薄膜的力学性能与纯PVDF薄膜相比均有一定的升高,添加1.0 wt%SiO₂纳米粒子的PVDF复合薄膜的拉伸强度低于相同添加量的SiO₂@PDA纳米粒子的薄膜。随着SiO₂@PDA粒子添加量增大,其SiO₂@PDA/PVDF薄膜的水接触角呈降低趋势。添加SiO₂@PDA无机纳米粒子为0.5 wt%、1 wt%和2 wt%的薄膜,其水蒸气透过率与纯PVDF薄膜相比分别降低了3.8%、13.6%和19.1%。SiO₂@PDA纳米粒子的加入可以明显改善薄膜的抗污染性能,且随着改性粒子添加量增大,薄膜的抗污染性能越好。