[發明專利]表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210230606.5
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN103524766A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 馬永梅;曹新宇;張京楠;江雷;劉合梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08F120/54;C08F120/56;C08F220/06;C08F220/28;C08F220/54;C08F226/06;C08F126/10;C08F2/44;C08K3/34;C08K7/00;C08K3/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及水下超疏油聚合物膜，特別涉及表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜的制備方法。

背景技術

浸潤性是固體表面的一種重要特性。具有水下超疏油性能的固體由于其在原油運輸、海洋防污、治理海洋油污等方面存在潛在應用受到了人們的廣泛關注。

在具有微納米復合結構的基底上修飾的表面能物質是制備超疏油材料的一種重要方法。此類文獻報道有Tsujii等（Angew.Chem.Int.Ed.1997,36,1011～1012）報道的一種“超疏油表面”。Xie,Q.D.等（Adv.Mater.2004,16,302～305）報道的“構筑具有仿生結構的超雙疏表面的方法”。胡繼文等（專利CN?101824273A，2010）報道的“一種含氟聚合物/無機納米雜化粒子改性的紫外光固化涂料及其制備方法”等一些相關文獻報道。但此類文獻所報道的技術方案是利用含氟的長鏈烷烴的表面能物質，具有毒性且對環境有污染。

江雷組報道的具有魚鱗仿生結構的水下超疏油聚合物膜（Adv.Mater.2009,21,665～669.專利CN101220165A，CN102140218A）此種仿生結構的聚合物膜具有水下超疏油的性能。而此種聚合物膜的制備過程中需要進行兩次賦形。

本發明通過利用砂紙打磨薄膜制備模板的方式，制備了具有水下超疏油性能的聚合物膜，此種方法的模板制備過程簡單，且制備過程只需一次賦形。模板可重復使用，為水下超疏油聚合物膜的制備提供了一種簡潔的途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡單易行的利用模板法制備表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜的方法。

本發明在制備表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜的過程中，是以砂紙打磨透明或不透明的聚合物薄膜為模板直接在含有聚合物的單體的混合液中原位聚合進行賦形，其制備過程簡單，且只需一次賦形即可得到表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜。該表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜復制了砂紙打磨透明或不透明的聚合物薄膜的微納米結構，在水下表現出超疏油的特性，即水中對油的接觸角大于145°。

本發明的簡單模板法進行制備表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜的方法是采用一次賦形的方法進行制備，該方法包括以下步驟：

1).用砂紙對透明或不透明的聚合物薄膜進行打磨（用去離子水沖洗干凈，并自然晾干之后用砂紙進行打磨）；

2).將聚合物的單體、無機納米粒子、引發劑、交聯劑和催化劑與水混合得到混合液，將得到的混合液倒入模具中；其中，混合液中聚合物的單體的質量百分含量為8%～80%，無機納米粒子的質量百分含量為0%～15%，引發劑的質量百分含量為0.1%～1%，交聯劑的質量百分含量為0%～2%，催化劑的質量百分含量為0%～1%，余量為水；

3)將步驟1）經砂紙打磨后得到的透明聚合物薄膜置于步驟2）得到的混合液的表面上，用波長范圍為300～420納米的光透過所述的透明聚合物薄膜照射步驟2）模具中的混合液（一般照射的時間為5～60分鐘），使聚合物的單體發生聚合；將所述的透明聚合物薄膜從聚合物上剝離，之后將聚合物從模具中取出，得到表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜；或

將步驟1）經砂紙打磨后得到的透明或不透明的聚合物薄膜置于模具中步驟2）得到的混合液的表面上，然后將模具置于溫度為4～60℃的環境下使聚合物的單體發生聚合(一般聚合的時間為1～24小時)，將所述的透明或不透明的聚合物薄膜從聚合物上剝離，得到表面具有微納米結構的水下超疏油聚合物膜。

所述的透明或不透明的聚合物薄膜選自透明或不透明的聚氯乙烯薄膜、透明或不透明的聚酯薄膜、透明或不透明的聚碳酸酯薄膜、透明或不透明的尼龍薄膜和透明或不透明的聚甲基丙烯酸酯薄膜中的一種。

所述的用砂紙對透明或不透明的聚合物薄膜進行打磨的過程為豎直方向打磨后再進行水平方向打磨，或水平方向打磨后再進行豎直方向打磨（如各打磨一分鐘左右，可重復2～5次或更多次）。所述的砂紙為耐水砂紙，砂紙的型號目數選自：100目、120目、150目、180目、220目、280目、320目、400目、500目、600目、800目、1000目、1200目、1500目和2000目中的一種。

所述的聚合物的單體選自丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-乙烯基己內酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和2-丙烯酸-2-甲氧基乙酯中的一種或幾種。