[發明專利]一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201210160824.6
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102675728A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 吉海燕;陳剛;胡杰;趙玉濤;楊進;宋浩杰;吳振亞;李隆基
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C08L23/10
• 分類號: C08L23/10;C08K9/04;C08K3/22;C08J5/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及超疏水復合材料技術領域，特別涉及一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜及其制備方法。

背景技術

材料表面的潤濕性取決于材料的表面化學性質和微觀結構；所謂超疏水表面是指與水的接觸角大于150°的表面，滾動角小于10°；由于其在防水、防霧、防雪、防污染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕和自清潔以及防止電流傳導等方面具有廣泛的應用前景，受到材料科學研究者的廣泛關注；制備超疏水表面通常有兩種途徑：一種是在疏水性材料表面構造出合適的粗糙度；另一種是在具有合適粗糙度的材料表面用低表面能（如含氟或含硅的材料）的化學物質進行修飾。

聚丙烯具有無毒、無味、密度低、易結晶等特點，化學性質穩定，耐酸堿性，且室溫下不溶于任何有機溶劑；由于其良好的結構穩定性、力學性能、熱穩定性、抗化學腐蝕、抗潮濕、低密度、對環境友好等優良性能，使得聚丙烯在工業、農業以及日常生活中被廣泛使用；如果能夠賦予聚丙烯表面超疏水性，將可以進一步拓寬其應用領域。

目前，制備超疏水表面的主要方法有模板法、印刷法、化學沉積法、自組裝法、化學刻蝕法等；但這些方法要么采用具有低表面能的價格昂貴的含氟或硅烷材料，要么需要特殊的加工設備或復雜的工藝流程，要么與基礎的界面結合強度低，大大制約了超疏水表面的實際應用；因此，發明一種方便、高效、低成本的制備技術，制備出具有界面結合強度較高的超疏水表面是非常必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜及其制備方法。本發明通過在聚丙烯溶液中添加納米二氧化鈦，得到的聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，無需任何低表面能修飾，該薄膜表面具有超疏水性能。

一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，其特征在于：所述復合薄膜表面為類花瓣結構，這種類花瓣狀物質的直徑為0.5~1微米，且彼此相連，形成一種類網狀結構，網孔的直徑為0.2?~2微米。

上述的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，其特征在于：類花瓣狀物質的上面分布著納米凸體。

上述的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，其特征在于：所述復合薄膜表面與水滴的接觸角在162~169o之間，水滴在聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面的滾動角小于4o。

上述的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，其特征在于：所述復合薄膜表面對pH在1~14范圍內的液滴均呈現出良好的超疏水性能，其接觸角均保持在160o以上。

上述的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜，其特征在于：所述復合薄膜表面的超疏水性質穩定，在溫度范圍為5~35℃、相對濕度為20~60%的環境中放置一年，超疏水性質沒有發生變化。

本發明的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面的制備方法包括以下步驟：

首先，將納米二氧化鈦加入到濃度為3~5mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散后，過濾，烘干，得到預處理好的納米二氧化鈦。

稱取等規聚丙烯顆粒加入到二甲苯中，將溫度升至120~140℃，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為20~60mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質量5%~30%的預處理后的納米二氧化鈦，攪拌均勻；采用流延法將添加二氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜。

附圖說明

圖1?實施例1制備的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面的接觸角照片；

圖2?實施例1制備的超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面的SEM照片。

具體實施方式

通過下面給出的本發明的具體實施例可以進一步清楚地解析本發明，但下述實施例并不是對本發明的限定。

實施例1

首先，將納米二氧化鈦加入到濃度為4mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散30分鐘后，過濾，烘干，得到預處理好的納米二氧化鈦；然后稱取0.3g的等規聚丙烯顆粒加入到二甲苯中，將溫度升至130℃，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為20mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質量15%的上述預處理后的納米二氧化鈦，并快速攪拌；采用流延法將添加二氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜。

參見圖1，采用OCAH200接觸角測試儀測試該聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面的潤濕性，結果表明該表面與水的接觸角為169o，滾動角小于4o。

采用JSM-7001F熱場發射掃描電子顯微鏡對聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面形貌進行了觀察，發現該聚丙烯/二氧化鈦復合薄膜表面是類花瓣狀的微納米復合結構，如圖2。