[發(fā)明專利]利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510522069.5
• 申請(qǐng)日: 2015-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105085953B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳金周;常亞芳;劉文濤;郭凱;張麗;牛明軍;申小清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08L67/04
• 代理公司: 鄭州立格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司41126
• 代理人: 田小伍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法。

背景技術(shù)

人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制物體表面的形貌可以提高物體表面的潤(rùn)濕特性，超疏水表面逐漸進(jìn)入人們的視野。超疏水表面是指靜態(tài)接觸角大于等于150°的表面，荷葉表面和玫瑰花表面為自然界中常見(jiàn)的超疏水表面。荷葉表面具有微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)，具體為：荷葉表面分布著直徑幾到十幾微米大小的表面突起，突起之間布滿了直徑約為200納米的微小顆粒。荷葉效應(yīng)是經(jīng)典的具有小的接觸角滯后的超疏水表面，屬于低粘性的超疏水表面，當(dāng)水滴落在上面時(shí)能夠自由的滾動(dòng)，同時(shí)帶走表面的灰塵，具有自清潔功能。玫瑰花表面的微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)具體為：玫瑰花表面周期性排列大小約為十幾微米的，微乳突上布滿了納米折痕。玫瑰花效應(yīng)是具有較大接觸角滯后的超疏水表面，屬于高粘性的超疏水表面，當(dāng)水滴落在上面時(shí)不能自由滾動(dòng)，甚至將表面上下顛倒水滴也不會(huì)落下，利用玫瑰花效應(yīng)可用于微流體器件和液滴的定向轉(zhuǎn)移。

目前制備超疏水表面的方法具體包括溶膠-凝膠法、模板法、印刷法、化學(xué)沉積法、自組裝法、濕法化學(xué)法、等離子體處理法等，主要分為兩類：一是用低表面能物質(zhì)修飾具有一定粗糙結(jié)構(gòu)的表面；二是直接在物質(zhì)表面構(gòu)造具有特殊微米-納米二階結(jié)構(gòu)的形貌。然而，第一種制備方法需要低表面能物質(zhì)或納米顆粒修飾，成本昂貴，并不適合用來(lái)大面積制備超疏水表面，第一種制備方法過(guò)程復(fù)雜、條件苛刻，需要大量的人力、物力和時(shí)間。除此之外，用來(lái)制備超疏水表面的材料多為非生物降解的石油基的聚合物，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力。同時(shí)現(xiàn)已投入市場(chǎng)的超疏水材料也存在表面微細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、易老化、易磨損、易污染、使用壽命短等缺點(diǎn)。

中國(guó)專利CN 102179188A公布了一種聚偏氟乙烯疏水膜的超疏水化改性方法，在使用非溶劑輔助的同時(shí)，還需要在一定濕度的空氣中進(jìn)行蒸氣誘導(dǎo)形成凝膠狀的初生膜態(tài)，且制備過(guò)程經(jīng)歷了膜液熟化、刮膜、蒸氣誘導(dǎo)凝膠成膜、水凝膠脫膜、干燥，制備條件要求嚴(yán)苛，過(guò)程復(fù)雜。

因此，開(kāi)發(fā)出一種過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和、對(duì)環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)的超疏水薄膜的制備方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和的利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法。

基于上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法，步驟為：

(1) 制備預(yù)涂覆液：將不良溶劑和良溶劑混合均勻制備混合溶劑，將聚乳酸溶解在混合溶劑中制成預(yù)涂覆液；

(2) 制備涂覆液：在預(yù)涂覆液中再次加入不良溶劑，攪拌均勻，制得涂覆液；

(3) 涂片、干燥：將涂覆液涂到載體上，干燥，即可得到聚乳酸超疏水薄膜。

優(yōu)選地，所述的良溶劑為氯仿或二氯甲烷。

優(yōu)選地，所述不良溶劑為無(wú)水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一種或幾種。

優(yōu)選地，步驟（1）制備混合溶劑時(shí)，不良溶劑與良溶劑的體積比為（0.11~0.15）:1。

優(yōu)選地，所述預(yù)涂覆液中，聚乳酸與良溶劑的比例為45~51mg：1mL。

優(yōu)選地，步驟（2）制備涂覆液時(shí)，不良溶劑再次添加量與預(yù)涂覆液的體積比為（0.4~1）：1。

進(jìn)一步地，所述干燥過(guò)程為：將涂覆后的載體在室溫下預(yù)干燥12 h~ 18 h，然后將載體置于40~50℃下干燥48 h~ 72 h。

進(jìn)一步地，所述預(yù)干燥條件為：于通風(fēng)櫥下干燥、于自然條件下干燥或于留有一定縫隙的覆蓋物下面干燥

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）本發(fā)明采用生物可降解的聚乳酸作為原料，具有良好的環(huán)境友好性；（2）本發(fā)明利用非溶劑輔助法一步式地制備出了具有微米-納米二階階層結(jié)構(gòu)的超疏水表面，制備方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成膜過(guò)程無(wú)需熟化和蒸氣誘導(dǎo)，減少了凝膠過(guò)程，進(jìn)而減少了反應(yīng)時(shí)間，工作效率高；（3）在制備超疏水薄膜過(guò)程中不需要添加無(wú)機(jī)納米顆粒或者低表面能物質(zhì)，制作成本低廉；（4）本方法采用的易揮發(fā)性溶劑容易通過(guò)揮發(fā)性有機(jī)化合物收集系統(tǒng)進(jìn)行回收再利用。

采用本發(fā)明提供的利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法，制備出的超疏水薄膜表面形貌為微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)，其對(duì)水的接觸角大于150°，最高可達(dá)158.25°。同時(shí)，采用本方法制備的超疏水薄膜具有較長(zhǎng)的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為樣品1表面的掃描電鏡照片圖；

圖2為樣品2表面的掃描電鏡照片圖；