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PVC膜材是经过PVC树脂涂层或层压的合成纤维织物,主要应用于膜结构建筑中,与PTFE、ETFE建筑膜材相比,具有价格低廉、材质柔软、易施工等优点,具有广泛的应用市场。但是PVC膜材表面易沾污,直接影响PVC膜材的美观及使用寿命。目前国内防污自洁PVC膜材全部依赖于进口,因此开发具有自主知识产权、应用于PVC膜材的防污自洁处理剂至关重要。
本研究基于“荷叶效应”原理,选取PVDF作为构筑疏水表面与微米结构的材料,以硅溶胶粒子作为构筑纳米结构的材料,制备防污自洁处理剂,并应用涂层方法在PVC膜材表面构筑疏水及微米-纳米粗糙表面,达到防污自洁效果。另外为了满足环保,低污染的要求,将水性FEVE与硅胶乳液共混得到水性处理剂,处理后PVC膜材表面达到防污自洁、提高耐候性、延长使用寿命的目的。
论文研究了硅溶胶的制备工艺,考察了反应时间、温度、催化剂用量等因素对硅溶胶制备的影响,并通过透射电镜观察硅胶中颗粒的状态,得到颗粒均匀、分散性好的纳米二氧化硅溶胶。通过实验得到最佳的制备工艺为:反应时间为5h,反应温度为40℃,催化剂的用量为1mL。
通过对硅溶胶进行脱水处理,改善硅溶胶与PVDF溶液的共混性能,在PVC膜材表面构筑了微米-纳米粗糙结构。实验结果表明:当硅溶胶浓缩25%后,得到与PVDF溶液共混效果好的硅凝胶颗粒,从SEM形貌图可以看出,Si02胶颗粒在PVDF中分散性好,分布均匀。为提高膜材的防污自洁能力,探讨了所用硅溶胶的改性工艺,当改性剂选用KH570、用量为5%、改性时间1h时,所处理膜材与水的接触角提高。
为适应环境保护的要求,论文探索了水性防污自洁处理剂的制备工艺。实验结果表明:当水性氟碳树脂FEVE500-1:H2O:RT增稠剂:EX-910E拒水拒油整理剂:硅胶乳液的比例为200:800:1:20:30时,膜材表面的静态接触角为100.5°,滚动角8°,剥离强度为0级。经过热老化处理后,面层接触角和剥离强度变化小,膜材的质量损失少,色差小。经表面处理后的膜材的具有一定的防污自洁效果,而且耐候性得到了较大程度的提高。