引言
表面的浸潤性是決定材料應用的一個重要性質,許多物理化學過程,如吸附、潤滑、黏合、分散和摩擦等均與表面的浸潤性密切相關。超疏水性就是表面潤溼性的一個特殊表徵。近年來,由於超疏水錶面在自清潔表面、微流體系統和生物相容性等方面的潛在應用,有關超疏水錶面的研究引起了極大的關注[1-3]。Erbil 等[4]以等規聚丙烯爲成膜物質,通過選擇合適的溶劑、沉澱劑和成膜溫度來調控溶液成膜過程中聚合物的結晶速率,得到了具有多孔結構的聚合物表面,與水的接觸角（WCA） 可達 160°。而Vogelaar 等[5] 將聚合物溶液澆注在具有微米結構的模板上,利用模板本身的微結構和成膜過程中的微相分離,得到了具有多級結構的超疏水錶面。
本文以PVDF 爲原料，製備了PVDF 疏水膜，討論了膜表面粗糙度、鑄膜液中PVDF濃度及SiO2 填充量對膜疏水性的影響。
1 實驗材料和方法
1.1 材料和設備
PVDF，美國杜邦公司；DMF，分析純，天津科密歐試劑公司；無水乙醇，分析純，天津科密歐試劑公司。
1.2 PVDF 膜的製備
將一定量的 PVDF 材料以及添加劑SiO2 在攪拌、加熱條件下勻速緩慢的加入溶劑DMF中，加熱攪拌直到PVDF 完全溶解，SiO2 分散均勻，室溫下脫泡6 小時備用。
在室溫條件下，將鑄膜液分別均勻緩慢地在普通玻璃板（simple glass）、磨砂玻璃板（matglass）上刮膜，於30℃水浴中採用相分離法成膜，於水浴池中浸泡24 小時後取出，清洗乾燥，製備樣品備用。
1.3 膜的表徵
將膜放至ALPHA 1-2 冷凍乾燥機中，乾燥後，採用JYSP-180 接觸角測量儀測量其靜態接觸角θ；將冷凍乾燥好的膜片在液氮中脆斷後噴金，用場發射掃描電子顯微鏡（FESEM，Hitachi-s-4800）觀察膜表面及斷面的形態。
2 結果與討論
2.1 PVDF 濃度對膜接觸角的影響
圖爲鑄膜液中PVDF 濃度對膜接觸角的影響。由圖1 可以看出，PVDF 濃度越低，膜的.接觸角越大。這是由於低PVDF 濃度條件下所制膜的結構緻密程度低，在一定程度上增加了膜表面粗糙度，根據wenzel 模型理論[6]，當表面的粗糙度增大時，膜表面的表面能將降低，膜的疏水性將得到提高。
2.2 粗糙度對接觸角的影響
圖粗糙度對PVDF 膜接觸角的影響，實驗中使用不同粗糙度的玻璃板（普通玻璃、磨砂玻璃）作爲底板進行制膜。由圖可見，在相同的PVDF 濃度下，採用磨砂玻璃製得的膜的接觸角高於普通玻璃製得的膜。磨砂的粗糙度高，由磨砂玻璃作爲底板所製得的PVDF 膜的膜表面粗糙度也得到提高，從而膜表面的表面能降低，使得膜表面的疏水性提高。
2.3 SiO2 填充量對接觸角的影響
爲SiO2 填充量對接觸角的影響，實驗中，PVDF 濃度固定爲10%。由圖3 可以看出，以光滑玻璃作爲制膜底板時，隨着鑄膜液中SiO2 的添加量的增加，膜的接觸角增加，這是由於SiO2 添加劑具有一定的疏水性，當膜表面SiO2 含量增加時，SiO2 表現出來的疏水性在膜中得到體現，膜的疏水性增加。而由磨砂玻璃作爲制膜底板時（如圖3 所示），在SiO2 填充量爲1%時接觸角略有提高，但隨着SiO2 填充量的增加其接觸角卻有所下降，這是由於磨砂玻璃底板使得製備的膜表面結構疏鬆，膜表面疏鬆的結構並不能有效的保留住SiO2顆粒，SiO2 會在水浴中析出，隨着SiO2 濃度的增大，這種現象愈發明顯。
2.4 PVDF 膜表面的微觀形貌
圖最佳制膜條件下製備的PVDF-SiO2 體系膜的接觸角照片，制膜條件爲PVDF 濃度10%，SiO2 填充量爲1%，制膜底板爲磨砂玻璃。由圖4 可見，膜的接觸角達到139°。由電鏡照片可以看出，膜的表面凹凸不平，這種結構使得膜表面粗糙度較大，從而使膜的疏水性較高，這與前文實驗研究得出的結論一致。