[發明專利]含疏水納米二氧化硅微粒的疏水性殼聚糖薄膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201010510109.1
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101948574A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 李偉;李梅;路慶華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08L5/08
• 分類號: C08L5/08;C08K13/02;C08K3/36;C08K5/07;C08J5/18
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種納米材料應用技術領域的薄膜及其制備方法，具體是一種含疏水納米二氧化硅微粒的疏水性殼聚糖薄膜及其制備方法。

背景技術

潤濕性是固體表面的重要特質之一，主要由表面的化學組成和微觀幾何結構共同決定。近年來，隨著納米技術的飛速發展，使表面潤濕性的研究得到了進一步的發展，人們通過在固體表面構筑微觀結構并結合化學修飾，得到各種特殊潤濕性能的表面，例如超疏水表面、超疏油表面，超親水表面以及超親油表面。超疏水表面通常是指水的接觸角大于150°且滾動角小于10°的表面，由于其特殊的疏水性能和自清潔性能，無論在基礎研究還是工業應用上都受到廣泛的關注。

經對現有技術的文獻檢索發現，Qian?Feng?Xu等在《ACS?NANO》2010年第4卷2201～2209頁上報道了一種有機/無機納米復合材料制備超疏水表面的方法，具體方法為用溶膠凝膠浸漬提拉法在玻璃基底上形成二氧化硅薄膜，經氟硅烷修飾后得到超疏水表面，不足之處在于溶膠的制備、多次提拉涂膜以及化學修飾等操作繁瑣復雜，且成本較高，難以實現工業化。

檢索還發現，中國專利文獻號CN101456016A，公開日2009-6-17，記載了一種“聚合物疏水表面的制備方法”，該技術通過配制聚合物分散液和疏水性二氧化硅分散液；將聚合物分散液和疏水性二氧化硅分散液混合均勻后制成疏水涂料；采用噴槍將疏水涂料均勻噴涂至清洗干凈的基面上；最后對經噴涂的基面進行熱處理，待冷卻后得到疏水的表面。但是該技術所用聚合物均難以降解；所得聚合物表面需在160～300℃下熱處理后方具備疏水性能，能耗較高。

納米二氧化硅微粒，俗稱白炭黑，是一種無味、無毒、無污染的非金屬材料，因其具有小尺寸效應、表面界面效應、量子尺寸效應和特殊的光、電特性，以及在高溫下仍具有高強韌、高穩定性等特性，使其具有廣闊的應用前景和商業價值。殼聚糖作為天然高分子膜材料，由于含有大量羥基而具有很強的親水性，同時生物兼容性好，可生物降解，無毒副作用，在醫藥、化工、食品等領域受到廣泛的關注。但是殼聚糖的機械強度較差，因此對殼聚糖薄膜進行疏水性的納米修飾，不僅可以提高其性能，并且得到具有特殊潤濕性能的有機/無機納米復合材料。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種含疏水納米二氧化硅微粒的疏水性殼聚糖薄膜及其制備方法，本方法工藝流程簡單、低成本、無污染、無毒副作用，即在玻璃、硅片、鋼片的表面經旋涂得到含有疏水納米二氧化硅微粒的具有疏水性的殼聚糖薄膜。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明通過制備含有疏水納米二氧化硅微粒的殼聚糖混合液并添加戊二醛作為交聯劑后旋涂于基片上，進行熱處理得到疏水性殼聚糖薄膜。

所述的基片為玻璃基片、硅片或鋼片，該基片預先置于乙醇中超聲清洗，再用去離子水清洗并晾干。

所述的制備含有疏水納米二氧化硅微粒的殼聚糖混合液是指：將分子量為5000～50000g/mol的殼聚糖添加到乙酸水溶液中，充分溶解得到A溶液；將疏水納米二氧化硅微粒置于乙醇中，超聲分散5～30分鐘得到B液；將A、B液按體積1∶1～1∶3的比例混合。

所述的乙酸與水的比例為0～0.02g/mL，所述的殼聚糖與乙酸水溶液的比例為0.01～0.1g/mL；所述的納米二氧化硅微粒與乙醇的比例為0.02～0.07g/mL；

所述的戊二醛與含有疏水納米二氧化硅微粒的殼聚糖混合液的體積比為1∶100～1∶30。

所述的旋涂是指以500r/s～2000r/s的轉速涂覆于晾干的基片表面。

所述的熱處理是指：采用真空烘箱在40～60℃下充分干燥。

所述的納米二氧化硅微粒為聚二甲基硅氧烷修飾的疏水性二氧化硅粉末，平均粒徑為14納米。

本發明得到的含有疏水納米二氧化硅微粒的疏水性殼聚糖薄膜的接觸角大于130°，此薄膜可用于防水、防污、無損液體運輸等領域。

本發明的方法利用成本較低的殼聚糖和納米二氧化硅微粒為原料，采用一種簡單的旋涂技術，在不同的基片表面制備了疏水性薄膜。該方法工藝步驟少、所需設備簡單、易于操作，而且殼聚糖薄膜無毒無污染，是一種綠色環保的疏水材料。

附圖說明

圖1是實施例1得到的超疏水殼聚糖薄膜的掃描電子顯微鏡照片。

圖2是水滴在實施例1得到的超疏水殼聚糖薄膜上的光學放大照片。

圖3是水滴在實施例1得到的超疏水殼聚糖薄膜上滾落的光學放大照片。

具體實施方式