[發(fā)明專利]多孔超疏水聚丙烯薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010120280.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN101792553A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁志慶;曾竟成;肖加余;劉鈞;邢素麗;江大志;王春齊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08J9/26
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)聚合物高分子材料及其制備方法，尤其涉及一種具有超疏水特性的高分子薄膜材料及其制備方法。

背景技術(shù)

眾所周知，固體表面的潤(rùn)濕性由表面的化學(xué)組成和表面粗糙度決定。在表面能最低的光滑固體表面的接觸角最多只能提高到120°，而在自然環(huán)境中卻存在大量超疏水的表面(材料表面與水的接觸角大于150°，并且水滴在表面上有較小的滾動(dòng)角)，最典型的就是荷葉表面，水滴在荷葉表面通常形成亮晶晶的球形水珠，這些水珠不能穩(wěn)定地停留在荷葉表面，在微風(fēng)或外界的作用力下，只要稍微搖動(dòng)荷葉，其表面的水珠便會(huì)滾落并帶走荷葉表面的灰塵，起到自清潔的作用。除了荷葉以外，自然界中還存在大量的超疏水表面，如芋頭葉、鳥的羽毛、蝴蝶的翅膀、水黽的腿等。

由于水滴在超疏水表面上的接觸面積非常小，且水滴不能在超疏水表面穩(wěn)定地停留，因而超疏水表面上的氧化、腐蝕、電流傳導(dǎo)、霜凍等可以得到有效的抑制。因此，超疏水表面材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景，已經(jīng)引起了廣泛的研究興趣。近年來(lái)，有很多方法被用來(lái)構(gòu)建超疏水表面，如徐堅(jiān)等在《Macromolecular?Rapid?Communications》2005，26，1075-108上報(bào)道了利用濕空氣澆注成膜的方法制備類荷葉狀的超疏水聚碳酸酯表面，其接觸角為161.8±2.2°；金美花等在《Advanced?Materials》2005，17，1977-1981上報(bào)道了利用氧化鋁為模板制備超疏水聚苯乙烯薄膜；Erbil等在《Science》2003，299，1377上報(bào)道了利用相分離的方法制備凝膠狀的超疏水聚丙烯表面，其接觸角達(dá)到160°；除了以上方法以外，還有溶膠-凝膠法、氟化涂層法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)沉積法、聚電解質(zhì)交替沉積法、陽(yáng)極氧化法、機(jī)械拉伸法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的材料，要么需要特殊的加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過程，難以產(chǎn)業(yè)化。因此發(fā)明一種簡(jiǎn)單而又易于產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)制備超疏水表面是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超疏水性質(zhì)穩(wěn)定、超疏水效果好的多孔超疏水聚丙烯薄膜，還提供一種操作工藝簡(jiǎn)單、可控性好、生產(chǎn)成本小且綠色環(huán)保的多孔超疏水聚丙烯薄膜的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種多孔超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于：所述超疏水聚丙烯薄膜表面的孔徑分布范圍為100nm～10μm，平均孔徑為650nm～1μm，所述超疏水聚丙烯薄膜表面與水的接觸角為150°～165°，水滴在所述超疏水聚丙烯薄膜表面的滾動(dòng)角為5°以下(一般在3°～5°的范圍內(nèi))。

上述技術(shù)方案中，所述超疏水聚丙烯薄膜表面的孔徑分布范圍優(yōu)選為500nm～5μm，平均孔徑優(yōu)選在700nm～800nm。

上述技術(shù)方案中，所述超疏水聚丙烯薄膜的厚度在公知的范圍內(nèi)優(yōu)選為1mm以下，但是3mm以內(nèi)的厚度都能夠?qū)崿F(xiàn)。

上述本發(fā)明的超疏水聚丙烯薄膜表面是由大量微米級(jí)、納米級(jí)孔組成的白色多孔表面，該多孔超疏水聚丙烯薄膜表面的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范圍為0℃～40℃、相對(duì)濕度為30％～90％的環(huán)境中放置一年，超疏水性質(zhì)沒有發(fā)生變化。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種多孔超疏水聚丙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)按(1～10)∶1的質(zhì)量比將聚丙烯顆粒和聚苯乙烯顆粒在混料機(jī)中均勻混合；

(2)采用流延法、擠出法或壓延法將上述均勻混合后的混料制備成由所述聚丙烯和聚苯乙烯組成的薄膜半成品；

(3)將所述薄膜半成品置于三氯甲烷或四氫呋喃中浸泡，使該薄膜半成品中含有的聚苯乙烯被充分溶解，然后取出烘干，得到多孔超疏水聚丙烯薄膜。

上述多孔超疏水聚丙烯薄膜的制備方法中，所述浸泡的時(shí)間優(yōu)選為1h～10h，浸泡時(shí)的溫度控制在20℃～60℃。通過優(yōu)選的浸泡時(shí)間和浸泡溫度能夠更好地溶解薄膜半成品中的聚苯乙烯組分。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明提供了一種超疏水性質(zhì)穩(wěn)定、超疏水效果好的多孔超疏水聚丙烯薄膜，更重要的是，本發(fā)明還提供了一種操作工藝簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、無(wú)需任何昂貴設(shè)備投入、也無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜化學(xué)處理的多孔超疏水聚丙烯薄膜的制備方法，該方法不僅簡(jiǎn)單、易于產(chǎn)業(yè)化，而且綠色環(huán)保，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制得的多孔超疏水聚丙烯薄膜表面與水的接觸角測(cè)試圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中制得的多孔超疏水聚丙烯薄膜表面的掃描電鏡圖。