[發明專利]一種超疏水微孔高分子薄膜材料的制備方法

在審

• 申請號: 201210358122.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN103665415A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 劉暢;翟春熙;寧可
• 申請（專利權）人: 黑龍江鑫達企業集團有限公司
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08L23/12;C08L23/06;C08L27/06;C08L33/12;C25D11/04;C25D11/12
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技術領域

本發明屬于材料化學中的高分子復合材料領域，涉及一種利用多孔陽極氧化鋁模板為基體材料，修飾以力學性能好、表面能低的聚烯烴樹脂材料，制備出高疏水性、高透光性且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料的方法。根據本發明所制備的超疏水薄膜材料，解決了市場上現有的采用氟樹脂增加薄膜強度和降低表面能時價格昂貴的問題。本發明所涉及方法操作簡便，制備材料的性能可控性強，適用于實驗室制備及企業應用性研究，所制備的材料是一種高疏水性、高透光性且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。

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背景技術

液體對固體表面的潤濕是一個重要的界面現象，它不僅與人們的正常生活及工農業生產有密切的聯系，而且還影響到自然界中動植物的種種生命活動。固體表面的潤濕性通常用水滴在表面上形成的接觸角來衡量，接觸角小于90°的表面稱為親水表面，大于90°的稱為疏水表面。自上個世紀90年代日本和德國的科學家對分形表面和植物表面的研究工作發表以來，與水的接觸角大于150°的超疏水表面引起了世界范圍內的極大關注，現已成為仿生納米材料技術中的熱點之一。

超疏水表面由于具有類似于自然界的荷葉表面結構，這樣其表面除了不沾水外還有自潔的功能，換句話說，就是表面在水滴的作用下能夠自動清除表面污染的各種顆粒。超疏水表面可以通過兩種方法來制備：1.在疏水材料表面改變材料表面的粗糙度和表面形態，如通過接枝入無機微納米粒子或微納米纖維狀物質，以減少水珠與平面的接觸面積；2在具有一定粗糙度的表面上修飾低表面能的物質，如聚四氟乙烯或全氟烷基氯硅烷，因其分子鏈中含有CF₃基團，因而具有極低的表面能。

多孔陽極氧化鋁（PAA）對于非極性的油及有機溶劑有良好的吸收性，而與水的接觸角在150°以上，然而由于其力學方面的缺陷限制其使用及推廣。市場上大多采用價格昂貴的氟樹脂（130元/公斤）作為修飾材料，增強PAA膜的強度及表面自由能。如果選用價格較低廉、表面能低的樹脂材料替代聚四氟乙烯等含氟樹脂，即可制備出微觀表面粗糙，材料表面自由能低，且疏水性高的材料。

本發明正是基于以上理論基礎的同時，以多孔陽極氧化鋁模板為基體材料，使材料表面具有粗糙結構，在其表面修飾以力學性能好且價格低廉的聚烯烴樹脂材料，增加材料的強度，最終得到疏水性高，透光性高且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。

發明內容

本發明所使涉及的方法是利用電化學方法，通過控制高純鋁片陽極氧化過程的條件，包括氧化時間、氧化溫度、氧化電壓等等，制備出透明的陽極氧化鋁模板，并在其表面修飾以力學性能好且價格低廉的聚烯烴樹脂材料，最終得到疏水性高，透光性高且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。具體步驟如下：

一、多孔陽極氧化鋁模板的制備

1.鋁片的預處理工藝

本專利采用高純鋁板（99.999%）作為制備多孔陽極氧化鋁模板的原材料，同時對鋁片進行預處理，包括去油脂、退火、酸洗、堿洗、和電化學拋光。前處理的理由如下：（1）鋁板處于軋制狀態，其晶粒大小參差不齊，晶體中存在很多形變結構，內應力較大；（2）表面不平整，劃痕較多。因此在進行陽極氧化制備陽極氧化鋁模板前，應對鋁板進行必要的預處理。

2.鋁的陽極氧化工藝

采用兩步陽極氧化法制備多孔陽極氧化鋁模板。將經過預處理的鋁板作為陽極，普通鋁板作為陰極，通過控制氧化溫度、氧化電壓、氧化電流和氧化時間，在草酸溶液恒壓條件下進行兩次陽極氧化，可得到孔洞范圍有序，孔道筆直的多孔氧化鋁層。

3．陽極氧化鋁模板的后續處理工藝

陽極氧化鋁模板的后續處理包括：除去鋁基底和擴孔處理。通過后續處理過程可將氧化鋁膜完好無損地從鋁板上分離出來，同時可對制得的薄膜的孔洞大小及孔道形貌進行調整。

二、聚烯烴樹脂材料的上載試驗

采用加熱并超聲的方法將聚烯烴樹脂材料灌注到氧化鋁薄膜中，通過控制加熱溫度和超聲時間，保證聚烯烴樹脂材料完全浸入到氧化鋁薄膜中。

具體實施方式：

1.??????將5cm*3cm的矩形高純鋁片（99.999%）分別用二氯甲烷、丙酮、無水乙醇超聲清洗10min，置于烘箱中干燥后，在500℃下退火2小時，分別置于碳酸鈉、硝酸溶液中進行堿洗、酸洗1min，干燥備用。

2.??????電化學拋光：以HClO4，CH3CH2OH(體積比為1：4)為拋光液，電壓為18-20V，進行電化學拋光，時間為2-3min。拋光后鋁板表面如鏡面。