PVDF/多巴胺改性二氧化鈦復(fù)合膜光阻隔性研究

李同兵，劉向東，高秀梅，紀(jì)凡策，熊征榮，楊宇明

PVDF/多巴胺改性二氧化鈦復(fù)合膜光阻隔性研究

李同兵1，2，劉向東2，高秀梅1，2，紀(jì)凡策1，2，熊征榮2，楊宇明2

（1.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049； 2.中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所，長春 130022）

制備了表面包覆聚多巴胺層的二氧化鈦（TiO2@PDA）復(fù)合粒子，并采用溶液刮涂法制備了聚偏氟乙烯（PVDF）/TiO2和PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜。利用傅立葉變換紅外光譜儀、X射線光電子能譜儀、透射電子顯微鏡表征了復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)，利用紫外-可見光分光光度計、對比率儀表征了復(fù)合膜的紫外-可見光阻隔性。結(jié)果表明，PVDF/TiO2復(fù)合膜對紫外光具有優(yōu)異的阻隔性，但對可見光的阻隔性（即不透明度）隨TiO2含量增加而先增加后不變，PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的不透明度則隨TiO2@PDA含量的增加而單調(diào)增大。當(dāng)薄膜厚度為20 μm，TiO2體積分?jǐn)?shù)為10%時，PVDF/TiO2復(fù)合膜對比率（CR）值為92.8%，小于完全不透明臨界值98%，而PVDF/TiO2@ PDA （多巴胺處理20 min）復(fù)合膜CR值為98.39%。一定TiO2濃度下，隨著多巴胺處理TiO2時間的增大，復(fù)合膜達(dá)到完全不透明所需的薄膜厚度逐漸減小。

多巴胺；二氧化鈦；聚偏氟乙烯；紫外-可見光；不透明度

聚偏氟乙烯（PVDF）具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)試劑、耐候和耐輻照特性，是制備高分子多層復(fù)合膜（如太陽能電池背板、飛艇蒙皮材料、囊體材料等）表面防護(hù)層的理想材料［1-4］。表面防護(hù)層的最主要功能之一是對紫外-可見光的阻隔，以使內(nèi)層材料免受光輻照引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)而降解。PVDF雖然具有優(yōu)異的耐光輻照性能，但純PVDF薄膜呈透明態(tài)，具有很高的紫外-可見光透過率，不能直接作為防護(hù)層材料。

二氧化鈦（TiO2）為一種半導(dǎo)體材料，對小于390 nm波長的紫外光具有高效的吸收，并可將吸收的紫外光轉(zhuǎn)化為熱。此外，TiO2是折射率較高的白色顏料之一，通過光散射可阻擋部分可見光。因此PVDF與TiO2共混制備的復(fù)合膜具備一定的光阻隔功能，但已有的研究表明，薄膜對可見光的阻隔性（即不透明度）并不隨TiO2含量的增加而線性增大。當(dāng)增加到一定程度時，隨著TiO2含量繼續(xù)增加，不透明度保持不變甚至減小，這是由于“擁擠效應(yīng)”導(dǎo)致TiO2散射效率降低［5-8］。在常用薄膜厚度下（＜30 μm），大量增加TiO2填充量不僅不能使薄膜達(dá)到完全不透明狀態(tài)，還會導(dǎo)致TiO2使用效率降低及復(fù)合膜力學(xué)性能嚴(yán)重降低。W. W. Focke等［9］的理論計算表明，對于一個散射體系，當(dāng)賦予其較弱的光吸收效應(yīng)后，體系的不透明度即可明顯提高，且白度變化很小。

多巴胺是一種兒茶酚衍生物。受到貽貝的啟發(fā)，H. Lee等［10］發(fā)現(xiàn)多巴胺在弱堿性、氧化條件下可發(fā)生自聚并牢固粘附在幾乎任何固體表面，開創(chuàng)了材料表面改性的新領(lǐng)域［11-15］。研究表明，聚多巴胺（PDA）具有和天然黑色素幾乎相同的結(jié)構(gòu)和性能，如具有高效的光吸收性能和抗氧化性［16-17］。因此，利用多巴胺對TiO2進(jìn)行改性，在TiO2表面包覆PDA，預(yù)期可制備出具有一定光吸收功能的PDA包覆TiO2（TiO2@PDA）復(fù)合粒子，從而在較低的TiO2填充量下制備具有優(yōu)異紫外-可見光阻隔性的復(fù)合薄膜。

1　實驗部分

1.1主要原材料

TiO2：R69，美禮聯(lián)無機(jī)化學(xué)有限公司；

鹽酸多巴胺、三（羥甲基）氨基甲烷（Tris）、N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）：分析純，上海晶純生化科技有限公司；

PVDF：Solef 6010，蘇威特種聚合物有限公司；

去離子水：自制。

1.2儀器及設(shè)備

磁力攪拌器：90-4型，上海振榮科學(xué)儀器有限公司；

高速離心機(jī)：LG10-2.4A型，北京雷勃爾醫(yī)療器械有限公司；

真空烘箱：ZK-82型，上海實驗儀器廠有限公司；

鼓風(fēng)干燥箱：上海實驗儀器廠有限公司；

超聲儀：KQ-300E型，昆山市超聲儀器有限公司；

傅立葉變換紅外光譜（FTIR）儀：Vertex70型，德國Bruker公司；

X射線光電子能譜（XPS）儀：ESCALAB MKII型，英國VG公司；

場發(fā)射透射電子顯微鏡（TEM）：Tecnai G2 F20 S-TWIN型，美國FEI公司；

紫外-可見光分光光度計：PE Lambd950型，珀金埃爾默股份有限公司；

反射率測定儀：C84-Ⅲ型，光波長572 nm，武漢格萊莫檢測設(shè)備有限公司。

1.3試樣制備

（1） TiO2@PDA制備。

取4 g TiO2于200 mL去離子水中，攪拌后超聲分散30 min。向TiO2分散液中加入0.4 g鹽酸多巴胺，充分溶解后加入Tris 0.25 g，攪拌，反應(yīng)開始。在反應(yīng)時間分別為5，10，20，30 min時均取出50 mL分散液，立即高速離心，倒掉清液后再加入去離子水分散、離心洗滌三次。在80℃真空烘箱中干燥48 h。根據(jù)反應(yīng)時間由短到長樣品分別編號為1#，2#，3#，4#。未改性TiO2記為0#。

（2） PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜制備。

取適量TiO2或TiO2@PDA于10 mL DMAc中，超聲分散20 min，加入PVDF，攪拌至PVDF充分溶解。將上述溶液刮涂在干凈的玻璃板上，后放入鼓風(fēng)干燥箱中，溫度由80℃升至190℃以徹底除盡溶劑。通過調(diào)節(jié)刮刀縫隙寬度得到不同厚度的復(fù)合膜。其中對于TiO2體積分?jǐn)?shù)為10%的PVDF/ TiO2@PDA復(fù)合膜樣品，樣品編號如表1。

表1　樣品編號

1.4性能測試與表征

FTIR分析：與溴化鉀研磨制樣，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)20次，測量波數(shù)范圍400～4 000 cm-1；

XPS表征：輻照源為Al Kα（1 486.6 eV），功率范圍為100～400 W；

TEM表征：加速電壓200 kV，分辨率0.14 nm；

紫外-可見光分光光度計表征：采用積分球附件（積分球直徑60 mm），測定復(fù)合薄膜在紫外-可見光區(qū)的漫反射率和透過率；

對比率（CR）測定：利用反射率測定儀分別測量薄膜覆蓋在白色基底和黑色基底時的光反射率（分別記為Rw和Rb），對比率CR=（Rb/Rw）×100%。當(dāng)CR≥98%時，表示薄膜達(dá)到完全不透明。

2　結(jié)果與討論

2.1TiO2@PDA的表征

圖1為多巴胺改性前后TiO2的FTIR圖譜。由圖1可發(fā)現(xiàn)，改性前后TiO2的FTIR圖譜發(fā)生明顯變化。相比于未改性的TiO2，TiO2@PDA出現(xiàn)了兩個明顯的新特征吸收峰。其中1 625 cm-1處為苯環(huán)上的C=C伸縮振動吸收峰，3 427 cm-1處為苯環(huán)上酚羥基的O-H伸縮振動吸收峰。此外由于PDA含有氨基（-NH2），而N-H鍵在3 100～3 500 cm-1之間存在伸縮振動吸收，因此導(dǎo)致O-H的伸縮振動吸收有所加強(qiáng)且峰寬變寬。400～900 cm-1間的強(qiáng)吸收峰為TiO2的Ti-O-Ti鍵的伸縮振動吸收峰。

圖1 未改性TiO2與TiO2@PDA的FTIR譜圖

圖2為多巴胺改性前后TiO2的XPS譜圖。由圖2可發(fā)現(xiàn)，改性前后TiO2的表面元素組分發(fā)生了明顯變化。在TiO2的XPS圖譜中，531 eV為O1s電子結(jié)合能特征峰，458 eV為Ti2p的電子結(jié)合能特征峰，而284 eV處的C1s電子結(jié)合能特征峰表明，商品化TiO2已經(jīng)過了一定程度的表面改性。相比于TiO2的XPS圖譜，TiO2@PDA的XPS圖譜在399 eV處出現(xiàn)了N1s電子結(jié)合能特征峰，且Ti2p的電子結(jié)合能特征峰的強(qiáng)度明顯降低，表明TiO2表面成功包覆了PDA層。

圖2　TiO2與TiO2@PDA的XPS譜圖

表2示出未改性TiO2與TiO2@PDA粒子表面的元素組成。從表2可以發(fā)現(xiàn)，未改性的TiO2表面不含N元素，而隨著多巴胺處理時間增加，TiO2表面的N元素含量逐漸增加，且Ti元素的含量逐漸降低，表明PDA包覆層厚度隨反應(yīng)時間增加而逐漸增大。由于PDA中C元素含量較大，而O元素在PDA中的含量小于在TiO2中的含量，因此隨著PDA包覆層的厚度增加，TiO2@PDA表面的C元素含量逐漸增加而O元素的含量逐漸降低。

表2　未改性TiO2與TiO2@PDA粒子表面元素定量分析 %

圖3為TiO2改性前后的高分辨TEM照片。由圖3可以看出，改性前TiO2粒子表面無明顯包覆層。隨著多巴胺處理時間的增加，TiO2@PDA粒子表面逐漸出現(xiàn)了淺灰色的包覆層，結(jié)合FTIR和XPS的結(jié)果可以判斷該包覆層即為PDA。

圖3　未改性TiO2與TiO2@PDA的TEM照片

2.2PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜光阻隔性表征

通常，塑料薄膜對可見光的阻隔性用不透明度來描述，決定薄膜不透明度的性能參數(shù)為薄膜的CR值。當(dāng)CR≥98%時，薄膜達(dá)到完全不透明狀態(tài)。圖4示出PVDF/TiO2和PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的Rb和Rw隨TiO2體積分?jǐn)?shù)的變化曲線（薄膜厚度20 μm）。

圖4　復(fù)合膜的Rb和Rw值隨TiO2體積分?jǐn)?shù)變化曲線

將薄膜置于標(biāo)準(zhǔn)白板上測得的光反射率值為Rw，由于標(biāo)準(zhǔn)白板的反射率約為100%，穿過復(fù)合膜的光會被標(biāo)準(zhǔn)白板完全反射，因此對于純散射體系的PVDF/TiO2復(fù)合膜，其Rw值基本不隨TiO2體積分?jǐn)?shù)變化而變化。將薄膜置于黑色基底上測得的光反射率為Rb，由于穿過復(fù)合膜的光被黑色基底完全吸收，因此Rb值為復(fù)合膜本身的光反射率。如圖4所示，對于PVDF/TiO2復(fù)合膜，隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增加，單位體積的散射點數(shù)量增大，多重散射效應(yīng)增強(qiáng)導(dǎo)致Rb值逐漸增大。但Rb值的增量隨TiO2體積分?jǐn)?shù)增加而逐漸減小，這是由于隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增大，粒子間距離逐漸減小，粒子間近場干涉逐漸增強(qiáng)（即相關(guān)散射）導(dǎo)致粒子散射效率降低的效應(yīng)也逐漸增強(qiáng)。當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)超過10%時，這兩種效果相反的效應(yīng)完全抵消，Rb值幾乎不再變化。因此，如圖5所示，當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)小于10%時，PVDF/TiO2的CR值隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增加而增大，但是增量逐漸減小。當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)超過10%以后，CR值基本保持不變。需要指出的是，當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)增加到20%時，PVDF/TiO2復(fù)合膜的CR值仍未達(dá)到完全不透明的臨界CR值（98%）。對于PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜，其規(guī)律則與PVDF /TiO2顯著不同。由于TiO2@PDA復(fù)合粒子表面PDA層具有光吸收效應(yīng)，因此在任意的TiO2體積分?jǐn)?shù)下，PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的Rw值都小于PVDF/TiO2復(fù)合膜。隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增大，單位體積內(nèi)TiO2@PDA粒子數(shù)量增大，光吸收率增大，Rw值則逐漸減小，但由于復(fù)合膜本身的反射率隨TiO2體積分?jǐn)?shù)增加而增大，因此Rw的降低速率隨TiO2體積分?jǐn)?shù)增加而逐漸減小。同理，PVDF/ TiO2@PDA復(fù)合膜的Rb值小于PVDF/TiO2復(fù)合膜，但隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增大，散射點密度增加，多重散射效應(yīng)增強(qiáng)，Rb值逐漸增大，但相關(guān)散射效應(yīng)的逐漸增強(qiáng)導(dǎo)致Rb增量逐漸減小。PVDF/TiO2@ PDA復(fù)合膜的Rb和Rw曲線隨TiO2體積分?jǐn)?shù)增大而逐漸逼近，差異不斷減小，因此CR值不斷增大（即不透明度逐漸增加），當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)為15%時，PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜達(dá)到完全不透明。

圖5　復(fù)合膜的CR值與TiO2體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線

圖6為當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)為10%時，多巴胺處理TiO2的時間與復(fù)合膜厚度對復(fù)合膜不透明度的影響。首先，復(fù)合膜的不透明度隨著薄膜厚度增大而單調(diào)增加，因為當(dāng)TiO2@PDA體積分?jǐn)?shù)一定時，隨著薄膜厚度增加，參與光散射和吸收的TiO2@ PDA粒子數(shù)量增加，導(dǎo)致漫反射率和吸收率均增大而透過率不斷降低。當(dāng)薄膜厚度一定時，隨著多巴胺處理TiO2的時間增加，TiO2@PDA粒子的光吸收能力逐漸增強(qiáng)。因此當(dāng)TiO2@PDA體積分?jǐn)?shù)一定時，隨著多巴胺處理TiO2的時間增加復(fù)合膜的不透明度逐漸增加，且薄膜達(dá)到完全不透明所必需的厚度逐漸減小，如多巴胺處理TiO25 min時（即V10-1），薄膜厚度為30 μm時復(fù)合膜可達(dá)到完全不透明；當(dāng)多巴胺處理TiO220 min時（即V10-3），復(fù)合膜厚度為20 μm即可達(dá)到完全不透明。

圖6 多巴胺處理TiO2時間和膜厚對復(fù)合膜不透明度的影響

圖7為PVDF/TiO2和PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的紫外-可見光反射譜和透射譜。由圖7可以看出，表面包覆PDA層后，復(fù)合膜的反射譜發(fā)生明顯變化。PVDF/TiO2復(fù)合膜在可見光區(qū)的反射率隨波長減小而升高，因為一定粒徑下，TiO2的折射率隨波長減小而增大。PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的反射率則隨波長減小而降低，這是因為PDA的光吸收強(qiáng)度隨波長減小而增大。由于PDA的光吸收效應(yīng)，PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜光反射率和透過率隨多巴胺處理TiO2的時間增加而降低。此外，當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)為10%時，PVDF/TiO2和PVDF/ TiO2@PDA復(fù)合膜的紫外光均被完全阻隔，透過率為零。

圖7　復(fù)合膜的紫外-可見光反射率及透過率譜圖

為了更深入分析多巴胺處理TiO2和薄膜厚度對復(fù)合膜可見光光阻隔性的影響，定義總透過率和總反射率，分別為透過率（反射率）曲線所圍面積與100%透過（反射）時總面積之比，其物理意義為可見光照射薄膜后，透過或反射的光總能量與總的入射光能量之比。圖8示出了薄膜厚度和多巴胺處理時間與PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜總反射率和總透過率之間的關(guān)系。如圖8所示，V10-1的總反射率隨膜厚增大而增大。隨著多巴胺處理TiO2時間增加，總反射率隨膜厚增大而增大的趨勢逐漸減緩，如V10-2和V10-3。而當(dāng)多巴胺處理TiO2的時間達(dá)到30 min時，復(fù)合膜的總反射率不因膜厚增大而變化，如V10-4。

圖8　復(fù)合膜可見光總反射率和總透過率隨薄膜厚度變化曲線

圖9為光在PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜內(nèi)的傳播路徑示意圖。TiO2@PDA是一種具有很強(qiáng)光散射效應(yīng)且具有一定光吸收效應(yīng)的復(fù)合膜粒子。入射光與TiO2@PDA粒子接觸后被其散射至空間所有方向。散射光被粒子反復(fù)散射后，部分光的傳播方向變?yōu)楸诚騻鞑ゲ⒆罱K穿出薄膜成為漫反射光，如a光路所示。一部分光則穿過薄膜成為透射光，如b光路所示；其余的光則在散射過程中被TiO2@PDA復(fù)合粒子吸收。當(dāng)膜厚小于d1時，c光路的光在轉(zhuǎn)為背向傳播前穿過薄膜成為透射光，當(dāng)薄膜厚度超過d1后，c光路的光經(jīng)歷的散射次數(shù)進(jìn)一步增加，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)楸诚騻鞑コ蔀榉瓷涔猓虼朔瓷渎孰S薄膜厚度增加而增大。但是，薄膜厚度增大、散射次數(shù)增加也導(dǎo)致光的吸收率不斷增大。當(dāng)薄膜厚度超過某一厚度（設(shè)為d0），兩種效應(yīng)完全抵消，反射率不再隨薄膜厚度變化而變化，即在薄膜中的穿透深度超過d0的光，即便轉(zhuǎn)變?yōu)楸诚騻鞑ス庖矔诖┏霰∧こ蔀榉瓷涔庵氨籘iO2@PDA粒子完全吸收，如d光路所示；多巴胺處理TiO2時間越長復(fù)合粒子的光吸收能力越強(qiáng)，導(dǎo)致臨界厚度d0減小。

圖9　光在復(fù)合膜內(nèi)傳播路徑示意圖

3　結(jié)論

（1） PVDF/TiO2復(fù)合膜對可見光阻隔性主要源于TiO2粒子對光的散射。當(dāng)粒子含量超過10%后，由于“擁擠效應(yīng)”，復(fù)合膜的不透明度不隨TiO2含量增加而增大，進(jìn)一步增加TiO2的含量不僅不能使復(fù)合膜的不透明度增加，還會導(dǎo)致TiO2的使用效率降低及復(fù)合膜力學(xué)性能下降。

（2）利用多巴胺對TiO2粒子進(jìn)行處理，成功在TiO2粒子表面包覆了一層具有光吸收功能的PDA層，得到了一種同時具有光散射和光吸收功能的TiO2@PDA粒子。

（3）當(dāng)TiO2體積分?jǐn)?shù)較低時，PVDF/TiO2@ PDA復(fù)合膜的不透明度略低于PVDF/TiO2體系；但隨著TiO2體積分?jǐn)?shù)增大，PVDF/TiO2@PDA復(fù)合膜的不透明度高于PVDF/TiO2體系，且不透明度隨TiO2體積分?jǐn)?shù)增加而單調(diào)增加，并達(dá)到完全不透明。隨著PDA包覆層厚度的增大，達(dá)到完全不透明所必需的復(fù)合膜厚度值逐漸降低。

［1］ Lee J G ，Kim S H. Structure development of PVDF/PMMA/ TiO2composite film with casting conditions［J］. Macromolecular Research，2011，19（1）：72-78.

［2］ Li W，Li H，Zhang Y M. Preparation and investigation of PVDF /PMMA/TiO2composite film［J］. Journal of Materials Science，2009，44（11）：2 977-2 984.

［3］ Ma H Y，Xiong Z R，Yang Y M. Rheological behavior and morphologies of reactively compatibilized PVDF/TPU blends［J］. Macromolecular Chemistry and Physics，2011，212（3）：252-258.

［4］ Ma H Y，Xiong Z R，Yang Y M. Effect of compatibilizer concentration on rheological behavior，morphologies，and mechanical properties of PVDF/TPU blends［J］. Macromolecular Materials and Engineering，2012，297（2）：136-144.

［5］ Diebold M P. A monte carlo determination of the effectiveness of nanoparticles as spacers for optimizing TiO2opacity［J］. Journal of Coatings Technology and Research，2011，8（5）：541-552.

［6］ Thiele E S，F(xiàn)rench R H. Light-scattering properties of representative，morphological rutile titania particles studied using a finite-element method［J］. J Am Ceram Soc，1998，81：469-479.

［7］ McNeil L E，F(xiàn)rench R H. Multiple scattering from rutile TiO2particles［J］. Acta Mater，2000，48：4 571-4 576.

［8］ McNeil L E，Hanuska A R，F(xiàn)rench R H. Near-field scattering from red pigment particles：Absorption and spectral dependence［J］. J Appl Phys，2001，89：1 898-1 906.

［9］ Focke W W，Manhique A，Carter R. Lattice model for estimating the opacity of white coatings［J］. Journal of the American Ceramic Society，2002，85（5）：1 139-1 144.

［10］ Lee H，Messersmith P B. Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings［J］. Science，2007，318：426-430.

［11］ Liao Y A，Zhang LQ. Antibacterial surfaces through dopamine functionalization and silver nanoparticle immobilization［J］. Mater Chem Phys，2010，121：534-540.

［12］ Ou J F，Yang S R. Fabrication and biocompatibility investigation of TiO2films on the polymer substrates obtained via a novel and versatile route［J］. Colloid Surface B，2010，76：123-127.

［13］ Li Q，Tian M. Facile preparation of Fe2O3@Ag core shell structured nanoparticles［J］. Electrochim Acta，2013，91：114-121.

［14］ Si J Y，Yang H. Preparation and characterization of bio-compatible Fe3O4@polydopamine spheres with core/shell nanostructure［J］. Mater Chem Phys，2011，128：519-524.

［15］ Bernsmann F，Ball V. Characterization of dopamine-melanin growth on silicon oxide［J］. J Phys Chem C，2009，113：8 234-8 242.

［16］ Lynge M E，van der Westen R，Postma A，et al. Polydopamine-a nature-inspired polymer coating for biomedical science［J］. Nanoscale，2011，3（12）：4 916-4 928.

［17］ Meredith P，Riesz J. Radiative relaxation quantum yields for synthetic eumelanin［J］. Photochemistry and Photobiology，2004，79（2）：211-216.

Study on UV-Vis Light Shielding Performance of PVDF Based Dopamine Coated Titanium Dioxide Composite Films

Li Tongbing1，2， Liu Xiangdong2， Gao Xiumei1，2， Ji Fance1，2， Xiong Zhengrong2， Yang Yuming2
（1. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China；2. Changchun Institute of Applied Chemistry， Chinese Academy of Sciences， Changchun 130022， China）

Poly（dopamine） coated titanium dioxide （TiO2@PDA） hybrid particles and PVDF/TiO2，PVDF/TiO2@PDA composite films were prepared by casting method. The structure，morphology，and properties of TiO2@PDA hybrid particles and composite films were investigated by FTIR，XPS，TEM，UV/VIS spectrophotometer and covering power meter. The results showed that the UV screen property of both kinds of composite film was excellent. As to the visible light blocking properties，for the PVDF/TiO2composite films，the opacity increased first and kept unchanged as the TiO2concentration increased，however，the opacity of PVDF/TiO2@PDA composite films increased monotonically as the fraction of TiO2@PDA increased. The contrast ratio（CR） of the PVDF/TiO2film with 20 μm thickness and 10vol% TiO2was 92.8%，lower than the critical CR 98% for a complete opacity，however，the CR of PVDF/TiO2@PDA composite films was 98.39% as the reaction time between TiO2and dopamine was 20 min. At a fixed TiO2concentration，as the thickness of PDA coating layer increased，the film thickness of the composite film necessary to achieve completely opaque decreased.

dopamine；titanium dioxide；poly（vinylidene fluoride）；UV-Vis light；opacity

TQ050.4+3

A

1001-3539（2016）06-0026-06

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.06.006

聯(lián)系人：楊宇明，研究員，主要研究方向為高分子復(fù)合材料

2016-03-12