題目：PVDF薄膜功能化改性及應(yīng)用課程論文要求：(1) 課程論文首頁(yè)需要用該封面。課程論文格式規(guī)范，思維嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯通順，內(nèi)容充實(shí)，字?jǐn)?shù)3000字左右。(2) 課程論文包括摘要、正文、結(jié)論和參考文獻(xiàn)四個(gè)部分。(3) 參考文獻(xiàn)需要有中英文8-12篇，課程論文中參考或者引用的地方需要在文中標(biāo)注。(4) 論文應(yīng)圍繞所選主題，具有一定的理論深度，能反應(yīng)目前已取得成果和研究進(jìn)展。評(píng)分要求：（1）嚴(yán)禁復(fù)制他人的論文或已經(jīng)發(fā)表的論文，（占總分30%，復(fù)制抄襲越多，分?jǐn)?shù)越低。當(dāng)整篇論文復(fù)制抄襲超50%，本課程成績(jī)不及格。）（2）內(nèi)容符合選題要求，內(nèi)容充實(shí)，介紹詳實(shí)，能體現(xiàn)專業(yè)知識(shí)的最新研究進(jìn)展或研究現(xiàn)狀等；（占總分40%）（3）所介紹內(nèi)容有充分的參考文獻(xiàn)依據(jù)或網(wǎng)絡(luò)依據(jù)；（占總分10%）（4）寫作規(guī)范，字跡清楚，接受手寫/打印版本。（占總分20%）【摘要】《高分子材料功能化改性》課程中，材料的功能化改性占據(jù)重要地位，其中PVDF是工程塑料重要部分，是含氟塑料的關(guān)鍵產(chǎn)品。通過(guò)總結(jié)近年的文獻(xiàn)，本文主要簡(jiǎn)述了PVDF膜的基本概念、分類和合成工藝,并對(duì)PVDF的功能化改性研究進(jìn)展及應(yīng)用做了相應(yīng)介紹。同時(shí)討論了PVDF材料性能優(yōu)化的必要性?！娟P(guān)鍵詞】PVDF薄膜；功能化改性；親水性；污染。在過(guò)去的二十年中,聚偏氟乙烯（PVDF）樹(shù)脂由于具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性及突出的耐化學(xué)腐蝕性，在薄膜工程技術(shù)方面取得顯著進(jìn)步,但制備使用壽命長(zhǎng)且具有親水特性的薄膜的能力仍表現(xiàn)出局限性。近年來(lái)，隨著PVDF薄膜功能化技術(shù)的發(fā)展與滲透,其在太陽(yáng)能、凈化分離、電池隔膜、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛研究。通過(guò)對(duì)PVDF薄膜采用不同方式的功能化改性，可從根本上控制吸附污染，從而獲得更廣闊的應(yīng)用前景[1]。1概述1·1基本概念[1、2]PVDF為英文名稱PolyvinylideneFluoride的縮寫，其中文名稱為聚偏氟乙烯，是一種線型半結(jié)晶含氟聚合物。其分子式如圖1,分子鏈含有大量C-F鍵，且該鍵鍵長(zhǎng)較短，鍵能較高，因此具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能。其分子量一般為4*105-8*105，結(jié)晶度可通過(guò)改變制樣條件調(diào)控，長(zhǎng)期使用溫度范圍為-50~150℃。PVDF薄膜即聚偏氟乙烯膜，具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能與分離性能。但其表面疏水特性易造成粘附有機(jī)物和微生物等污染物質(zhì)，從而導(dǎo)致微孔堵塞，造成膜通量降低，使膜的使用壽命減短，成本增加。圖1PVDF分子式[17]圖2PVDF樹(shù)脂粒料[17]圖3PVDF薄膜[3]1·2PVDF薄膜的分類[3]水處理用PVDF膜，根據(jù)孔徑大小、孔隙分布情況可分為超濾膜和微濾膜，主要應(yīng)用于分離和提純；表面用PVDF膜，主要應(yīng)用于戶外設(shè)備及建筑的抗老化和耐候耐磨功能；電池用PVDF膜，由于PVDF薄膜耐溫性能好，可應(yīng)用于燃料電池和鋰離子聚合物電池中的隔膜。2PVDF薄膜合成工藝[4]相轉(zhuǎn)化法是制備PVDF超濾膜的常用方法之一?；静襟E為將PVDF溶于強(qiáng)極性溶劑中，制成聚合物溶液，刮涂在適當(dāng)?shù)闹位w上，然后浸入非溶劑中，基于溶劑與非溶劑的傳質(zhì)交換，從而實(shí)現(xiàn)兩相分離，得到PVDF薄膜。工業(yè)生產(chǎn)中，常使用擠出成型制備，即由鑄造和拉伸制成的。圖4膜材分層示意圖[18]3功能化改性方法PVDF薄膜疏水性太強(qiáng)，在蛋白類藥物富集、提純、離子分離和油水分離及過(guò)程中應(yīng)用時(shí)易產(chǎn)生嚴(yán)重污染，導(dǎo)致膜的通量產(chǎn)生較大幅度的下降，限制了其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)PVDF薄膜進(jìn)行功能化改性，開(kāi)發(fā)高端功能性的薄膜使其具備特殊優(yōu)異的性能以滿足特殊場(chǎng)合的應(yīng)用要求。PVDF薄膜的改性技術(shù)總體可分為本體改性和膜表面改性。3·1本體改性本體改性是指對(duì)成膜前的PVDF原材料基體進(jìn)行物理或化學(xué)改性。主要包括共混改性和共聚改性。3·1·1共混改性共混改性是一操作簡(jiǎn)單的物理改性方法，是將功能化改性物質(zhì)在制膜過(guò)程中與未改性PVDF粉料料熔融共混成膜，利用不同物質(zhì)間性質(zhì)的互補(bǔ)性與協(xié)同效應(yīng)來(lái)改善膜材料的性質(zhì)，進(jìn)而調(diào)節(jié)膜的結(jié)構(gòu)和性能，實(shí)現(xiàn)膜本體的功能化改性。[2]目前，PVDF的共混改性主要包括與高聚物共混改性和與無(wú)機(jī)小分子共混改性。ZongxueYu等[5]通過(guò)在納米管表面接枝羧基和3-氨基丙基三乙氧基苯基（APTS），合成了功能化多壁碳納米管。采用相轉(zhuǎn)化法制備不同劑量的APTS改性多壁碳納米管(A-MWCNTs)與PVDF共混物，制備了一種新型PVDF薄膜。功能化改性后，多壁碳納米管的分散性增強(qiáng)，與聚合物基體的相容性增強(qiáng)。測(cè)試表明，A-MWCNTs/PVDF共混膜具有良好的表面形貌和孔結(jié)構(gòu)，A-MWCNTs的加入提高了PVDF膜的機(jī)械強(qiáng)度。YanSui等[6]將溴化二異丙基溴化銨（DIPAB）分散在PVDF基體中，形成DIPAB/PVDF復(fù)合薄膜。表征結(jié)果表明，可溶性DIPAB可均勻分散在PVDF基體中，形成幾乎純?chǔ)孪嗟腜VDF復(fù)合膜，無(wú)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，且隨著DIPAB含量的增加，PVDF聚合物的結(jié)晶度增加。DIPAB/PVDF復(fù)合膜具有很高的介電常數(shù)和相對(duì)較低的介電損耗。因此在PVDF中加入DIPAB共混是改善PVDF復(fù)合薄膜介電性能和鐵電性能的有效途徑。鄭同利等[7]探究了硅烷偶聯(lián)劑改性高嶺土對(duì)PVDF膜性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加改性高嶺土，并未改變PVDF結(jié)構(gòu)形態(tài)，但會(huì)改變孔徑和數(shù)量，并可增強(qiáng)膜的親水性及改變膜的通量和通量恢復(fù)率，并且改變蛋白質(zhì)截留率。3·1·2共聚改性共聚改性是一種化學(xué)改性方法，通過(guò)添加一種或多種單體發(fā)生共聚反應(yīng)在PVDF鏈上接上某種親水基團(tuán)或側(cè)鏈。通過(guò)共聚，可以得到具有一定親水性的共聚物，從而改變PVDF本體性質(zhì)。[4]王獻(xiàn)昆等[8]為改善PVDF膜的親水性,通過(guò)自由基聚合法,合成了以PVDF為主鏈,聚丙烯酸(PAA)為側(cè)鏈的PVDF-g-PAA兩親性共聚物。結(jié)果表明,隨著接枝率的升高,改性膜的平均孔徑及孔隙率隨之增大,表明親水性有很大改善，且膜的通量比未改性PVDF薄膜提高3倍左右。陳小兵等[9]二甲基丙烯酸甘油酯(GDMA)接枝到PVDF主鏈上，合成兩親性共聚物改性劑PVDF-g-GDMA，采用非溶劑致相轉(zhuǎn)化法(NIPS)將改性劑PVDF-g-GDMA與PVDF粉共混制備PVDF-g-GDMA/PVDF復(fù)合膜。結(jié)果表明制備的復(fù)合膜在滲透通量、親水性和抗污染能力方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。除此之外，偏氯乙烯單體還可與三氟乙烯、四氟乙烯、丙烯酰嗎啉等單體進(jìn)行共聚成膜以改變及優(yōu)化其性能。3·2膜表面改性膜表面改性是指對(duì)成膜后的PVDF膜表面進(jìn)行相關(guān)改性。相較于本體改性，膜表面改性是采用表面涂覆、表面接枝、表面化學(xué)處理等方法對(duì)PVDF薄膜改性，進(jìn)而概述膜表面的親水性、抗污染性等特點(diǎn)，且不影響本體結(jié)構(gòu)。[10]3·2·1表面涂覆改性表面涂覆是選用親水性材料，如涂料、表面活性劑、醇等，對(duì)基膜進(jìn)行涂覆，從而在膜表面引入親水基團(tuán)，生成親水性高分子層。該方法操作簡(jiǎn)單，但得到的涂層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易被沖刷掉，親水性不能長(zhǎng)時(shí)間保持，甚至?xí)廴敬蛛x介質(zhì)。MinaGhandehariYusefi等[11]在常壓和恒溫條件下，將PVDF膜在Nafion（R）溶液中浸泡不同時(shí)間對(duì)PVDF膜進(jìn)行表面改性，以提高膜的疏水性。結(jié)果表明，在Nafion（R）溶液中，隨著涂層時(shí)間的延長(zhǎng)，膜的表面接觸角增大，使改性膜的孔隙率、孔徑和表面粗糙度降低，膜密度更大，孔隙率更小。在分離純化實(shí)驗(yàn)中性能得到明顯改善。Boributh等[12]通過(guò)殼聚糖溶液改性PVDF膜以降低蛋白污染。通過(guò)涂覆方法、透過(guò)膜孔方法和透過(guò)膜孔及表面相結(jié)合的方法對(duì)膜進(jìn)行改性。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)改性后的膜抗污染能力增加，透過(guò)膜孔與表面浸漬相結(jié)合的改性膜抗污染能力最好，且殼聚糖在膜上的涂層穩(wěn)定。3·2·2表面接枝改性表面接枝改性是利用物理手段在膜表面形成活性中心，從活性中心引發(fā)其他單體在膜表面進(jìn)行接枝聚合改性。由于接枝的高分子與PVDF膜形成化學(xué)鍵，能長(zhǎng)久穩(wěn)定。G.Vitola等[13]在PVDF上接枝反應(yīng)性基團(tuán)，在堿性條件下，以1,5-二氨基-2-甲基戊烷（DAMP）為氨基載體，用戊二醛（GA）活化基團(tuán),采用濕化學(xué)方法對(duì)天然PVDF膜進(jìn)行表面改性，使PVDF薄膜性能提高。李壹竹等[14]采用等離子體技術(shù)將甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DMAEMA)接枝到PVDF膜表面，使其與3一溴丙酸(3一BPA)發(fā)生季銨化反應(yīng)，得到兩性離子化改性膜(PVDF-g—PCBMA)。結(jié)果表明，相比于原PVDF膜，PVDF-g-PCBMA膜的接觸角降低，親水性得到了較大的提高，且兩性離子化改性膜良好的抗污染性能。3·2·3表面化學(xué)改性表面化學(xué)處理是通過(guò)化學(xué)方法，將-NH2、-OH、-COOH等強(qiáng)極性基團(tuán)或親水性官能團(tuán)引入PVDF膜表面，使膜的表面由非極性轉(zhuǎn)化為極性，改善膜的親水性。一般先用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿處理PVDF膜表面，使其脫氟化氫形成碳碳雙鍵，在進(jìn)一步氧化或還原引入極性基團(tuán)來(lái)增加膜表面的親水性。[2]4PVDF薄膜的應(yīng)用方向[1、3、4、15、16]4·1太陽(yáng)能電池領(lǐng)域在全世界都在提倡節(jié)能減排的環(huán)保大背景下，太陽(yáng)能作為能夠直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的清潔能源電池，發(fā)展速度最快、潛力最大的新能源獲得了政策和資金等多方面的支持。

光伏背板作為光伏組件關(guān)鍵性保護(hù)材料，對(duì)組件的使用壽命起到至關(guān)重要的作用。因此，對(duì)材料的耐老化、耐候性能要求很高。多年的實(shí)踐證明，背板外層采用氟膜作為保護(hù)膜材料已是市場(chǎng)的主流選擇，而在使用的氟膜材料中又以PVDF膜、PVF膜為主。PVDF膜由于性能優(yōu)異、原料相對(duì)價(jià)廉易得而后來(lái)居上。其被用于制作太陽(yáng)能電池背板膜，能夠有效提升背板的耐候性能，延長(zhǎng)使用壽命。但目前仍需深入研究和優(yōu)化改性技術(shù)，使其具有完全阻隔紫外線，良好的導(dǎo)熱性，較高的太陽(yáng)光反射能力，增強(qiáng)與其他材料的粘結(jié)能力等特性。4·2環(huán)保領(lǐng)域隨著全球氣候變化、人口增長(zhǎng)和全球城市化進(jìn)程的加速，水的可用性在不斷下降。廢水處理技術(shù)作為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題，擁有廣闊的發(fā)展空間。在水處理過(guò)程中，PVDF膜常被用于污水、海水淡化等的前處理，清除大分子、細(xì)菌、重金屬離子、泥沙等雜質(zhì)，還可用于食品加工業(yè)中。目前全球用于大量水處理的超濾主流產(chǎn)品分為PVDF和聚醚砜（PES）兩大類主體材料。PVDF的重要優(yōu)點(diǎn)是其化學(xué)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于聚醚砜材料，特別是耐受氧化劑清洗的能力更強(qiáng)。圖5、6污水過(guò)濾用PVDF中空纖維膜[19]4·3生命科學(xué)領(lǐng)域蛋白質(zhì)印跡法是將電泳分離后的細(xì)胞或組織總蛋白質(zhì)從凝膠轉(zhuǎn)移到固相支持物轉(zhuǎn)印膜上，然后用特異性抗體檢測(cè)某特定抗原的一種蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)，PVDF膜作為基質(zhì)的轉(zhuǎn)印膜與傳統(tǒng)的硝酸纖維素膜相比，PVDF膜在蛋白質(zhì)截留能力，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)相容性上都更優(yōu)越的性能。不僅如此，PVDF膜還是蛋白測(cè)序時(shí)的唯一選擇。由于PVDF膜具有良好的化學(xué)耐受性，能適應(yīng)條件復(fù)雜的清洗條件，同等條件下的尼龍或者硝酸纖維素膜都會(huì)發(fā)生降解。但，由于PVDF缺點(diǎn)的限制，在PVDF薄膜與血液接觸時(shí)，PVDF薄膜容易吸附血漿蛋白、血小板等，進(jìn)而引發(fā)凝血及其他免疫反應(yīng)，限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。未解決此類問(wèn)題，科研人員正加大對(duì)PVDF膜改性的研究以滿足應(yīng)用要求?！窘Y(jié)論】目前，對(duì)高分子材料的已取得矚目成就。PVDF薄膜作為分離凈化膜應(yīng)用最為廣泛，對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。但由于多年來(lái)塑料產(chǎn)業(yè)信息宣傳未能普及的限制，人們對(duì)PVDF膜材料都不甚了解，甚至對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)仍然是一種污染環(huán)境的塑料。想要深入研究PVDF膜材料，就須制備出高產(chǎn)量、親水性強(qiáng)的材料，并研發(fā)出提高回收率的方法。未來(lái)在相關(guān)企業(yè)和科研人員的努力下,必將實(shí)現(xiàn)性能高效化，應(yīng)用多元化的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]李鑫,呂方,葛亞娟,等.PVDF薄膜功能化改性及應(yīng)用[J].塑料,2018,47(1):57-59,63.[2]陳天放,梅凱,孫文全.PVDF有機(jī)膜改性技術(shù)的研究進(jìn)展[J].安徽化工,2010,36(6):8-11,15.DOI:10.3969/j.issn.1008-553X.2010.06.002.[3]/item/PVDF%E8%86%9C/5165705?fr=aladdin[4]劉春濤,金政,侯海鴿,等.PVDF超濾膜相轉(zhuǎn)化制備方法及其改性的研究進(jìn)展[J].化學(xué)與黏合,2009,31(6):54-57.DOI:10.3969/j.issn.1001-0017.2009.06.016.[5]Lv,Liang,Min,Hui,Pan,Yang,etal.Effectoffunctionalizedmulti-walledcarbonnanotubesonthemicrostructureandperformancesofPVDFmembranes[J].,2015,5(93):75998-76006.[6]Chen,Wen-Tong,Hu,Rong-Hua,Sui,Yan,etal.EnhanceddielectricandferroelectricpropertiesinPVDFcompositeflexiblefilmsthroughdopingwithdiisopropylammoniumbromide[J].,2016,6(9):7364-7369.[7]鄭同利,郭小剛,姜平,等.硅烷偶聯(lián)劑改性高嶺土對(duì)PVDF膜性能的影響研究[J].化工管理,2018,(6):135-137.DOI:10.3969/j.issn.1008-4800.2018.06.102.[8]王獻(xiàn)昆,呂向紅.PVDF-g-PAA共聚物的制備及其改性PVDF膜[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2017,49(4):28-33.DOI:10.6054/j.jscnun.2017127.[9]陳小兵,陳鋒濤,石星星,等.兩親性共聚物PVDF-g-GDMA的合成及對(duì)PVDF膜抗蛋白質(zhì)污染的改性研究[J].功能材料,2018,49(1):1083-1089,1096.DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2018.01.016.[10]包艷輝,朱寶庫(kù),陳煒,等.聚偏氟乙烯微孔膜的親水化改性及功能化研究進(jìn)展[J].功能高分子學(xué)報(bào),2003,16(2):269-274.DOI:10.3969/j.issn.1008-9357.2003.02.029.[11]MinaGhandehariYusefi,AhmadRahimpour,HasanMehdipour.HydrophobicmodificationofPVDFmembranesforbiodieselpurification[J].Biofuels,2016,7(3):263-270.DOI:10.1080/17597269.2015.1132369.[12]Boributh,Somnuk,Chanachai,Ampai,Jiraratananon,Ratana.ModificationofPVDFmembranebychitos