[發(fā)明專利]一種CO2響應性有序多孔膜材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108841036B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 殷鴻堯;馮玉軍;詹福星
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L67/04;C08L25/06
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 周敏

本發(fā)明提供的CO₂響應性有序多孔膜材料的制備方法如下：(1)將聚合物及CO₂響應性化合物溶于溶劑中，配制成均勻的溶液；(2)將所配制的溶液滴加到基底表面，并將基底置于勻膠機的旋轉平臺上；(3)向勻膠機中通入空氣，使空氣流從溶液正上方吹向溶液，并控制通入的空氣速率、勻膠機腔室內部的溫度和相對濕度，同時啟動勻膠機并控制其轉速；(4)待溶劑全部揮發(fā)后，停止勻膠機轉動，取出基底即得到有序多孔膜材料。本發(fā)明方法簡單、快速、高效，且能通過簡單調節(jié)制備參數(shù)制備出不同孔徑、不同CO₂響應程度的有序多孔膜材料。

技術領域

本發(fā)明屬于聚合物多孔材料領域，具體涉及一種CO₂響應性有序多孔膜材料。

背景技術

聚合物有序多孔膜因其表面高度規(guī)整的微米或納米級孔結構，而在組織工程、光電材料、自清潔材料等領域具有顯著的應用前景。作為一種界面材料，其親疏水特性對其應用具有決定性的影響。例如用于組織工程的多孔膜材料需要具有親水性表面，因為親水性會增強膜表面與細胞的相互作用，而細胞培養(yǎng)完成后又希望膜變?yōu)槭杷裕阌诩毎麖哪け砻婷撀湎聛?。因此，表面潤濕性能夠在親疏水性間相互轉換的“開關”型有序多孔膜材料具有更廣泛的應用，例如細胞的捕捉與釋放、蛋白質的選擇性分離、藥物的可控釋放等。

呼吸圖案法(Breath figure)因其簡單、高效的特點已經(jīng)成為制備聚合物有序多孔膜最常用的方法。呼吸圖案法的制備過程是首先將聚合物溶于易揮發(fā)的有機溶劑中，再將聚合物溶液放置于基底上，并用濕潤的空氣吹拂溶液。在空氣吹拂過程中，溶劑會快速揮發(fā)，導致聚合物溶液表面的溫度迅速降低，進而導致空氣中的水蒸汽冷凝形成微米或納米級的小水滴。由于溶液中的有機溶劑與水滴不相溶，因此水滴不會溶于聚合物溶液，而是位于其表面上。而聚合物中的親水性基團則會自發(fā)的聚集在水滴周圍，使水滴規(guī)則且穩(wěn)定地排列在聚合物溶液表面上，當溶劑和水滴都揮發(fā)后，就得到了高度有序的多孔膜。

根據(jù)呼吸圖案法的成膜機理可知，含有少量親水性基團的聚合物更容易穩(wěn)定水滴，更容易得到規(guī)整的孔結構，因此兩親性嵌段共聚物是制備有序多孔膜的理想材料。為了制備表面潤濕性具有“開關”功能的有序多孔膜，通常需要首先合成具有環(huán)境刺激響應功能的兩親性二嵌段共聚物。例如法國波城大學Billon等人通過兩步原子轉移自由基聚合(ATRP)反應合成了二嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯，再通過呼吸圖案法制備得到了表面潤濕性具有CO₂響應性的有序多孔膜材料(Adv.Mater.Interfaces2016,1500623)。然而功能性二嵌段共聚物的合成非常復雜、繁瑣，需要投入大量的時間和精力。此外，若需要調整多孔膜表面孔結構的尺寸或表面潤濕性CO₂響應程度，還需要設計及合成一系列嵌段比例不同的共聚物，工作量非常大，會顯著增加成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種CO₂響應性有序多孔膜材料及制備方法，該方法簡單、快速、高效，且能通過簡單調節(jié)制備參數(shù)制備出不同孔徑、不同CO₂響應程度的有序多孔膜材料。

本發(fā)明提供的CO₂響應性有序多孔膜材料的制備方法如下：

(1)將聚合物及CO₂響應性化合物溶于溶劑中，配制成均勻的溶液；

(2)將所配制的溶液滴加到基底表面，并將基底置于勻膠機的旋轉平臺上；

(3)向勻膠機中通入空氣，使空氣流從溶液正上方吹向溶液，并控制通入的空氣速率、勻膠機腔室內部的溫度和相對濕度，同時啟動勻膠機并控制其轉速；

(4)待溶劑全部揮發(fā)后，停止勻膠機轉動，取出基底即得到有序多孔膜材料。

進一步地，所述聚合物為聚乳酸、聚己內酯、聚苯乙烯中的至少一種，優(yōu)選為聚乳酸。