[發明專利]一面疏水導電一面親水絕緣的雙層薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810705059.9
• 申請日: 2018-07-01
• 公開（公告）號: CN109134894B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王艷賓;沈業鵬;陳金星;樊子成;王標兵
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L79/02;C08L25/06;C08L79/08;C08G73/02;C08G73/10
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發明屬于高分子材料改性技術領域，具體公開了一種一面疏水導電一面親水絕緣的復合薄膜及其制備方法。本發明首先合成聚苯胺(PANI)，后與樟腦磺酸摻雜(CSA)，得到PANI?CSA，然后將PANI?CSA與聚苯乙烯(PS)溶于溶劑中，通過靜電紡絲制備超疏水導電層；之后將聚酰胺酰亞胺溶液澆注在聚苯胺/聚苯乙烯超疏水導電層得到親水絕緣層。由此得到一面疏水導電一面親水絕緣的復合薄膜。本發明提供的復合薄膜一面具有較高的電導率和超疏水性，一面具有很好的絕緣性和親水性，可用于超疏水涂層、靜電消除、軍事艦艇表面等領域。

技術領域

本發明屬于高分子材料共混改性制備技術領域，具體涉及一種一面疏水導電一面親水絕緣的雙層薄膜的制備方法。

背景技術

微/納米結構的導電聚合物因其高度共扼的分子結構和類金屬的導電性，在納米科學和技術領域備受關注。其中，微/納米結構的聚苯胺(PANI)由于具有獨特的摻雜/脫摻雜機制、可調的導電性、優異的物理化學性能、良好的環境穩定性及廣泛的應用前景而成為材料科學的研究熱點之一。而對材料使用過程中的防腐、防潮等增加材料使用壽命的研究變得尤為迫切。其中，疏水材料是指能夠在基底材料表面形成一層與原基底材料結構不同、化學和物理特征不同的涂層，從而提供固體基底材料本身不具備的附加功能，如自清潔、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、超疏水等增加材料使用壽命的特性。一般而言超疏水表面的制備方法主要有有模板法、電紡法、化學刻蝕法、激光和等離子體刻蝕法、氣相沉積法、溶膠凝膠法、納米粒子溶液法等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種一面疏水導電一面親水絕緣的復合薄膜的制備方法。其中，疏水導電層將PANI-CSA與聚苯乙烯(PS)溶液，通過靜電紡絲制備；親水絕緣層由聚酰胺酰亞胺溶液澆注在聚苯胺/聚苯乙烯超疏水導電層得到。通過靜電紡絲制得具有超疏水且導電的PANI-CSA/PS層，將聚苯胺優異的導電性能與靜電紡絲帶來的疏水性能相結合，并通過絕緣層聚酰亞胺帶來優異的力學性能。擴大了材料的應用，使該復合薄膜可應用于超疏水涂層、靜電消除、軍事艦艇表面等領域。

本發明一種一面疏水導電一面親水絕緣的復合薄膜的制備方法，按照下述步驟進行：

(1)PANI(聚苯胺)的制備

將新蒸餾的苯胺加入0.2mol/L的鹽酸溶液中，在0-5℃下攪拌0.5-2小時，后緩慢滴加(1-3秒每滴)過硫酸銨的水溶液，之后0-5℃反應6-10小時。反應液抽濾得到綠色固體，之后分別用甲醇、正己烷、氯仿索氏提取，后60℃真空干燥12小時，得到鹽酸摻雜的聚苯胺，性其狀為綠色粉末。

(2)PANI-CSA(樟腦磺酸摻雜的聚苯胺)制備

將鹽酸摻雜的聚苯胺粉末中加入聚苯胺粉末質量10％的氨水，常溫攪拌12-16小時，水洗至中性，60℃真空干燥12小時，得到本征態聚苯胺，其性狀為紫色粉末。然后采用溶液-機械研磨法得到PANI-CSA，先將樟腦磺酸(CSA)研磨，再加入本征態聚苯胺，充分研磨15分鐘，然后逐滴加入間甲酚，并持續研磨30分鐘，最后用高速乳化機高速攪拌30分鐘，90℃干燥得到PANI-CSA。

(3)PANI-CSA/PS導電疏水層的制備

將PANI-CSA與PS溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，然后通過靜電紡絲，在干凈的載玻片上獲得具有荷葉效應的PANI/PS膜。

由于PANI不能靜電紡絲，而PS較容易紡絲，將PS與PANI溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，可以較容易的進行靜電紡絲使材料具有荷葉效應，具有超疏水性能，且PANI具有導電性，使得PANI/PS復合膜具有導電性，同時還具有疏水性。

(4)聚酰胺酰亞胺親水絕緣層的制備