基于磁控溅射法制备AG/PTFE复合膜及其性能的研究

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聚四氟乙烯(PTFE)耐酸碱性、不溶于有机溶剂,具有优异的不粘性、耐老化性、抗辐射性和热稳定性,成膜性较好,广泛应用于过滤、分离等领域。近年来,PTFE的亲疏水和抗污染改性得到发展,提高了分离膜的使用效率。磁控溅射技术因具有高沉积速率、低基底温度、与基材结合牢固、相对便宜的沉积方式和易于工业化等优点,逐渐在膜分离领域崭露头角。基于此,本文利用磁控溅射技术在PTFE膜表面沉积纳米银薄膜,并利用原子力显微镜(AFM)、X射线能谱分析仪(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射分析(XRD)探究不同溅射工艺参数对复合膜的表面微观形貌、元素组成和晶态结构的影响。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、孔隙率、孔径、接触角、水通量、截留率等测试,探讨磁控溅射工艺参数对膜结构和性能的影响,结果表明沉积的纳米粒子在多孔膜表面以岛状方式生长,纳米银在PTFE微孔膜表面先成核后连续堆积成纳米薄膜;随溅射时间增加,膜表面颗粒尺寸逐渐增加,表面由凹凸逐渐平滑。复合膜厚度增加,膜润湿性增加,XPS和EDX测试结果表明,部分银粒子会存在于PTFE微孔膜表面、膜孔内及其孔壁中。随着溅射时间增加,复合膜表面的银结晶强度也随之增强;溅射后,复合膜的平均孔径有一定程度的降低,膜的通量降低,截留率增加,溅射长时间后,膜表面形成连续纳米膜层,能够阻碍污染物的吸附与膜内部孔的堵塞,蛋白吸附量降低,从而提高膜的抗污性。  为了表征复合膜的抗菌效果,采用定性和定量的方法分析复合膜的抗菌性能。抗菌实验结果表明,与PTFE微孔膜及空白对照组对比后得出,经过溅射的复合膜培养基中的大肠杆菌菌落和金黄葡萄球菌菌落明显较少,随着时间增加,复合膜的抑菌效果逐渐增加,溅射功率为120w,溅射时间15min时,复合膜抑菌率达到99%,有明显的抑菌圈,复合膜的有较好的抑菌活性。经过纯水浸泡、持续水通量测试和超声震荡后测试复合膜表面形貌和性能,从电镜图片和EDX谱图分析可得,溅射时间影响复合膜膜-基界面结合力,时间越长,复合膜稳定性越好;经过纯水浸泡和持续水通量测试后,复合膜性能未受影响,镀膜层与基底结合较好。
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