刘永恒

（浙江歌瑞新材料有限公司，浙江 衢州 324004）

早期的建筑膜材主要以聚氯乙烯（PVC）为表面涂层、聚酯纤维为基布，但PVC 膜材在耐老化性、自洁性、阻燃性等方面都不理想。为了改进PVC 建筑膜材的性能，需对其进行面层处理，其中涂覆或覆膜一层更好的材料进行保护是目前比较常见的方法[1]。而聚偏氟乙烯（PVDF）则是最常用的材料。PVDF是一种性能优良的聚合物，是一种理想的膜材料，具有优异的耐紫外和耐腐蚀性能，广泛应用于光伏电池封装材料、锂电池隔膜材料、化工防腐蚀等领域[2]；同时具有优异的耐气候老化性能，能在室外使用25 年以上仍不粉化[3]。在PVC 建筑膜材上涂覆PVDF 涂料方式进行保护也较常见，但是为了润湿无机颜料、增强附着力等方面考虑，传统PVDF氟碳涂料往往添加质量分数30%的丙烯酸树脂[4]。但这样会影响涂层氟含量，对于内层PVC的保护欠佳。而采用PVDF膜复合的方式则厚度均匀、一体成型，无气孔，氟的质量分数达到59%，对内层PVC的保护效果很好。

本研究采用不同处理工艺进行PVC 建筑膜材的表面处理，分析对PVC 建筑膜材保护效果，以期为后续研究提供参考。

1 实验部分

1.1 原料与设备

PVC 建筑膜材；PVDF 膜，25 μm 流延膜，浙江歌瑞新材料有限公司；PVDF乳胶，特氟龙涂料421G；聚氨酯胶，主剂PA-3018，固化剂PA-9001；溶剂，乙酸乙酯。

DJTB 全自动涂布机，STB1300 复合涂布机（组），DHG 9140A电热鼓风烘箱，CMT6203电子万能试验机，GRO-SUV0606T紫外加速老化试验箱。

1.3 实验方法

1）用刮涂机组将PVDF 涂料均匀涂于PVC 建筑膜材，厚度达25 μm 后放置于60 ℃烘箱内24 h熟化成型，备用。

2）将聚氨酯胶涂布于PVC建筑膜材上，再将涂好胶的PVC 建筑膜材与PVDF 膜送入复合机组复合后，放置于60 ℃度烘箱熟化60 h后，备用。

1.3 性能测试

1）根据GB/T 3923.1-2013 用电子万能试验机对样品进行断裂强力、断裂伸长率测试[5]。

2）通过紫外光-可见光-近红外分光光度计测试不同样品的光泽度。

3）通过记号笔污染膜面后用酒精擦拭后看外观影响，测试易清洁性。

4）根据EN 423用质量分数98%浓硫酸处理不同样品24 h后观察膜面变化，测试耐化学腐蚀性[6]。

5）通过紫外光（UV）老化试验机老化处理不同样品辐照量60 kW·h后，用光泽度仪测试各自的黄变指数。

2 结果与讨论

2.1 力学性能

对PVC 膜材采用不同方法处理后，测试其拉伸断裂强力（P）和断裂伸长率（E），结果见表1。

表1 面层处理对力学性能的影响Tab.1 Effect of surface treatment on mechanical properties

从表1 可以看出，表面涂覆25 μm 厚PVDF 乳液和复合25 μm厚PVDF膜对PVC建筑膜材的力学性基本没有影响。建筑膜材的基层材料较厚，厚度为0.9 mm，其拉伸断裂强力一般在800 N/cm；而一般25 μm 厚度PVDF 膜的拉伸断裂强力只有6 N/cm，可以忽略。同时，面层处理并未经过高温处理，也不会对基层材料造成破坏，故力学性能主要取决于基层材料的聚酯纤维与PVC 层，经涂覆或复合表面处理后的PVC 建筑膜材力学性能基本保持不变。

2.2 光泽度

光泽度测试结果见表2。

表2 面层处理对光泽度的影响Tab.2 Effect of surface treatment on glossiness

从表2可以看出，PVC建筑膜材复合PVDF膜和用PVDF涂覆处理后光泽度相当，但相对于未经任何处理的PVC 建筑膜材光泽度显著提升。原因是流延成型的膜所用PVDF分子量较小，且分子量分布指数较低，高温成膜或涂覆熟化时容易流平，分子链易于均匀排列，宏观表现为较高光泽度，故经过覆膜处理的膜材光泽度显著提升[7]。

2.3 易清洁性

易清洁性测试结果见表3。

表3 面层处理对于易清洁性的影响Tab.3 Effect of surface treatment on easy cleaning

从表3可以看出，未经任何处理的PVC建筑膜材表面经碳素等涂画后较难擦拭；表面涂覆PVDF乳液后表面经碳素等涂画后，虽然可以擦拭，但也有一定影响；而复合PVDF膜后表面经碳素等涂画后，很容易就擦干净。原因是PVDF膜生产体系中有亲水性的基团引入体系，成膜后使膜表面亲水性增加，易与水形成氢键；而碳素笔为疏水性物质，粘附需要能量破坏这种作用，因而不易进行。故使膜材具有良好的抗污染性。

2.4 耐腐蚀性

耐腐蚀性结果见表4。

表4 面层处理对于耐腐蚀性的影响Tab.4 Effect of surface treatment on corrosion resistance

从表4可以看出，经PVDF膜复合处理的PVC建筑膜材经过98%浓硫酸点滴法处理24 小时后，无影响，而经PVDF涂覆处理和未进行表面处理的的PVC 膜材则被腐蚀发黄，这是因为PVDF 具有良好的耐化学腐蚀性能，故PVDF膜能够抵抗大多数无机酸、碱等的腐蚀，而PVDF涂覆处理的样品被腐蚀，是因为为了保证涂层附着力，PVDF涂料添加了丙烯酸酯类树脂成分，故涂层氟含量不够高，无法抵抗浓硫酸的腐蚀。

2.5 耐光老化性能

耐光老化性见表5。

表5 面层处理对于耐光老化性能的影响Tab.5 Effect of surface treatment on light aging resistance

从表5 可以看出，经60 kW·h 紫外光老化后，复合PVDF 膜处理的样品基本无变化，PVDF 涂覆处理的样品轻微变黄，无处理的样品严重黄变。原因是PVDF膜中C-F键的键能很高，打断C-F键需要很高的能量，故而PVDF的耐候性、阻隔性都远优于其他氟材料。用波长200～400 nm的紫外光照射1年，其性能基本不变，而PVDF涂料中氟含量较PVDF膜中氟含量偏少，故耐紫外性能稍差。

3 结 论

综上所述，表面复合PVDF 膜的PVC 建筑膜材力学性能虽然基本保持不变，但表面光泽度由9.6 提高37.5，耐紫外光老化60 kW·h 黄变由37.1减小到0.21，易清洁性等级由3 级提高到1 级，同时用质量分数98%浓硫酸点滴法腐蚀24 h 无变化。所以，在PVC 建筑膜材表面复合PVDF 膜后的膜材性能优于在PVC 建筑膜材表面涂覆PVDF涂料后膜材的性能。