聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有优异耐化学品性、热稳定性、机械性能、加工成型性能的半结晶型高分子材料。该材料已经成为非常重要的聚合物,并且在航空、超滤、生物反应器、气体处理、离子电池等领域均具有广泛的应用。同时,表面接枝、共混、表面涂层等改性方法已经用于进一步提高PVDF的使用性能或者赋予材料新的功能。然而,具有优异紫外线屏蔽功能PVDF薄膜的制备及相关研究较少。当PVDF膜在多层复合膜材料中使用时,其高透明性致使下层光敏感材料发生降解,从而影响材料的使用寿命。因此,提高PVDF膜的紫外线屏蔽性能具有非常重要的意义。二苯甲酮类和苯并三唑类紫外线吸收剂是两种重要的光屏蔽剂。可以利用分子内氢键作用将紫外光辐照的能量转变为较低的振动能并且将其释放。通过薄膜材料表面接枝以及本体修饰的方法可以将紫外线吸收剂稳定地固定在材料基体中,有效防止吸收剂在材料应用过程中的迁移。盐酸多巴胺(DOPA)通过自聚合的方式形成聚多巴胺(PDA),可以对大多数的膜材料、纳米粒子表面等进行修饰,在近十几年内被广泛地研究及应用。PDA粒子除了具有优良的亲水性、粘附性以及生物相容性外,还有很好的紫外线屏蔽性能;多种紫外线屏蔽复合膜的制备涉及到PDA。本文通过PVDF本体及膜表面有机紫外线吸收剂的接枝、膜表面PDA粒子的沉积等实验方法,制备具有紫外线屏蔽功能的PVDF薄膜。主要研究思路和实验结论如下:1.碱处理PVDF本体接枝紫外线吸收剂PVDF具有很好的化学稳定性,反应活性低;不易与其他单体发生化学反应。通过有机碱四乙基氢氧化铵(TEAH)的处理可以在PVDF分子链上引入双键,提高其反应性。然后,利用过氧化二苯甲酰(BPO)的引发,将自制的紫外线吸收剂2-羟基-4-(3-甲基丙烯酸酯基-2-羟基丙氧基)二苯甲酮(BPMA)接入PVDF分子链中。随后,采用溶液成膜法制备具有紫外线吸收功能的PVDF改性膜。实验过程中探究了TEAH溶液浓度及碱处理时间、单体BPMA与PVDF的质量比对于最终制备的PVDF-g-PBPMA膜的化学结构及性能的影响,确定了最佳实验条件。结果表明,最佳条件下制备的PVDF-g-PBPMA薄膜在200～388 nm之间的透过率小于1%,可以实现该范围内紫外光的完全吸收;并且改性薄膜依然具有很好的热稳定性。2.预辐照PVDF接枝紫外线吸收剂采用钴源预辐照的方法在PVDF分子链上产生自由基,然后通过熔融加工方式引发紫外线吸收剂2-[2-羟基-5-[2-(甲基丙烯酰氧)乙基]苯基]-2H-苯并三唑(RUVA-93)的接枝。该反应易操作,反应过程中不再需要引发剂,可进行大规模生产。通过对比接枝前后PVDF的1H-NMR、FT-IR谱图可知,改性后PVDF的化学结构发生明显变化;接枝后制备的PVDF-g-PRUVA-93薄膜的紫外线透过率明显降低,在200～387 nm、280～320 nm范围内的透过率分别低于1%和0.04%;证明了预辐照接枝后制备的PVDF薄膜具有很好的紫外线屏蔽功能。3.PVDF膜表面PDA沉积据报道,盐酸多巴胺(DOPA)可以通过自聚合在多种材料表面沉积形成聚多巴胺(PDA),并且PDA颗粒具有很好的紫外线屏蔽功能。本实验利用PDA的粘附作用,在PVDF薄膜表面修饰PDA紫外线屏蔽层。通过对比可知,经过KOH溶液处理的PVDF膜的亲水性明显提高,比未经处理的PVDF薄膜更有利于PDA沉积。此外,沉积温度、沉积时间、DOPA浓度以及tris缓冲溶液的浓度对PDA沉积过程有非常重要的影响,可以进一步影响修饰膜表面的形貌及紫外线透过率。结果表明,将PVDF-OH膜置于DOPA浓度为2.0 g/L,缓冲溶液tris浓度50 mM,pH值为8.5,温度为60℃的溶液中沉积21 h制备的PVDF-OH@PDA薄膜有最好的紫外线屏蔽功能;薄膜在200～400 nm范围内透过率小于1%,在325 nm处的透过率小于0.1%,吸光度达到3。附着力以及耐久性测试证明,PDA层与PVDF-OH薄膜之间有很大的粘附力,形成的PDA可以稳定地粘附在膜表面。4.PVDF膜表面接枝紫外线吸收剂电子活化再生原子转移自由基聚合(AGET ATRP)是一种对ATRP改进的活性聚合方法。该方法在反应过程中催化剂用量少,反应条件不苛刻。通过2-溴代异丁酰溴(BIBB)与羟基化之后的PVDF薄膜反应可以在膜表面接入溴引发剂,再利用AGET ATRP方法在薄膜表面接枝紫外线吸收剂BPMA。利用稳定的化学键将紫外线吸收剂与PVDF膜进行连接,可以有效防止紫外线吸收剂的迁移。本文对接枝后薄膜的化学结构、形貌以及紫外线屏蔽性能进行了表征,并对接枝反应时间的影响进行了研究。结果表明,接枝后薄膜的谱图中出现BPMA的特征峰;峰强度随着反应时间的增加而逐渐增强。另外,随着反应时间延长至24 h,有更多的紫外线吸收剂引入PVDF薄膜表面,改性膜在240～350 nm范围内的透过率小于0.4%。