[發(fā)明專利]苯乙烯嵌段共聚物薄膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210528816.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN103013024A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊曉鵬;林明峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L53/02
• 分類號(hào): C08L53/02;C08J5/18
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)高分子材料，尤其是涉及苯乙烯嵌段共聚物薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

潤(rùn)濕性是固體表面的一個(gè)重要性質(zhì)，主要由固體表面的化學(xué)組成和表面粗糙度決定。受荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，具有超疏水性表面的固體材料（材料表面與水的接觸角大于150°）引起了人們廣泛的興趣。由于超疏水材料獨(dú)特的表面性質(zhì)，使其可以廣泛應(yīng)用于防水、防污、自清潔、流體減阻、抑菌等領(lǐng)域，因此超疏水材料在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和生活中具有廣闊的應(yīng)用前景。

自然界生物體表面的結(jié)構(gòu)仿生結(jié)果給予我們啟示，超疏水性表面可以通過兩種方法來制備：一種方法是利用疏水材料來構(gòu)建表面粗糙結(jié)構(gòu)；另一種方法是在粗糙表面上修飾低表面能的物質(zhì)。江雷等（Angewandte?Chemie-International?Edition，43,4338，2004,）報(bào)道了利用電紡技術(shù)制備微-納米結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯超疏水表面。清華大學(xué)張希教授研究小組（Journal?of?the?American?Chemical?Society，126,3064，2004）利用交替沉積（layerby-layer,LBL）的方法在ITO電極上形成了聚電解質(zhì)多層膜，然后用電化學(xué)層積在其上生長(zhǎng)樹枝狀金納米簇，在金納米簇上化學(xué)吸附十二烷基硫醇自組裝單層膜，最后得到了超疏水性薄膜。除了以上方法以外，還有溶膠-凝膠法、等離子體處理法、激光刻蝕法、氣相沉積法、電化學(xué)法、模板法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的材料，要么過程復(fù)雜需要使用苛刻的化學(xué)條件，難以推廣應(yīng)用。因此發(fā)明一種簡(jiǎn)單的技術(shù)制備超疏水表面是非常必要的。

另外，人們對(duì)超疏水表面的研究大多集中在兼具高接觸角及低滾動(dòng)角的表面，很少有人關(guān)注到液滴在超疏水性固體表面具有高粘滯性這一領(lǐng)域的研究。實(shí)際上，這種表面也代表了一類在理論及應(yīng)用上都具有重要研究?jī)r(jià)值的界面材料。與荷葉表面的自清潔性不同，這種表面的動(dòng)態(tài)浸潤(rùn)性行為的重要性在于，可以在無損失液體的傳輸上起到“機(jī)械手”的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有超疏水表面制備方法存在的問題，提供一種性能好、成本低廉、易于生產(chǎn)的超疏水高粘性的苯乙烯嵌段共聚物薄膜及其制備方法。

本發(fā)明所述苯乙烯嵌段共聚物薄膜的嵌段共聚物選自線形苯乙烯-丁二烯兩嵌段共聚物，線形苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物，膜厚為2～10μｍ,具有微米、納米結(jié)合的多級(jí)微觀結(jié)構(gòu)，即直徑在納米尺度的嵌段共聚物“膠束”結(jié)構(gòu)，形成連續(xù)的微米級(jí)“線”，并堆砌成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的孔洞尺度在納米～微米范圍；膜與水的接觸角大于150°。

所述苯乙烯嵌段共聚物薄膜具有很大的滾動(dòng)角，即使在薄膜倒置時(shí)，水滴也不會(huì)掉落下來，具有高粘性，可以應(yīng)用于無損失液體的傳輸。

所述苯乙烯嵌段共聚物薄膜的制備方法如下：

以苯乙烯嵌段共聚物的選擇性溶劑溶解嵌段共聚物，制得嵌段共聚物膠束溶液，并在嵌段共聚物的有機(jī)沉淀劑蒸汽氣氛中通過溶劑揮發(fā)法制備苯乙烯嵌段共聚物薄膜。

所述苯乙烯嵌段共聚物可選自線形苯乙烯-丁二烯兩嵌段共聚物，線形苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物等中的一種。

所述選擇性溶劑可選自丁酮，乙酸乙酯等中的一種。

所述苯乙烯嵌段共聚物膠束溶液的濃度范圍可為3～50?g/L。

所述苯乙烯嵌段共聚物膠束溶液的揮發(fā)，在苯乙烯嵌段共聚物的有機(jī)沉淀劑蒸汽氣氛中進(jìn)行。

所述苯乙烯嵌段共聚物的有機(jī)沉淀劑可選自甲醇，乙醇等中的一種。

苯乙烯嵌段共聚物膠束溶液在其有機(jī)沉淀劑蒸汽氣氛中揮發(fā)0.1～5h，即可制得苯乙烯嵌段共聚物薄膜。

與現(xiàn)有的制備方法相比，本發(fā)明采用一步法制備嵌段共聚物薄膜，簡(jiǎn)化了試驗(yàn)步驟，操作工藝簡(jiǎn)單，可控性、重現(xiàn)性好，無需任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學(xué)處理過程，具有很好的應(yīng)用前景。同時(shí)，本發(fā)明采用丁酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇等簡(jiǎn)單的有機(jī)試劑，具有安全、價(jià)廉等特點(diǎn)，且易于放大，為工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。另外，所制得的超疏水高粘性苯乙烯嵌段共聚物薄膜為微米、納米結(jié)合的多級(jí)微觀結(jié)構(gòu)，與水的接觸角大于150°，具有很大的滾動(dòng)角；即使在薄膜倒置時(shí)，水滴也不會(huì)掉落下來，具有高粘性，可以應(yīng)用于無損失液體的傳輸。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的苯乙烯嵌段共聚物薄膜的掃描電鏡照片。在圖1中，標(biāo)尺為10μm；插圖是對(duì)應(yīng)的接觸角測(cè)試圖。

圖2為圖1的苯乙烯嵌段共聚物薄膜的電鏡結(jié)構(gòu)放大圖。在圖2中，標(biāo)尺為2μm。