[发明专利]超疏水聚苯乙烯薄膜及其制备方法无效

专利信息
申请号: 200710192405.X 申请日: 2007-11-23
公开(公告)号: CN101157767A 公开(公告)日: 2008-04-09
发明(设计)人: 陈洪;袁志庆;彭万喜;邓和平 申请(专利权)人: 陈洪;袁志庆;彭万喜;邓和平
主分类号: C08J5/18 分类号: C08J5/18;C08L25/06;C08K5/23
代理公司: 长沙市融智专利事务所 代理人: 颜勇
地址: 410004湖南省长沙*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 疏水 聚苯乙烯 薄膜 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种超疏水聚苯乙烯薄膜,本发明还涉及在室温大气环境中制备超疏水聚苯乙烯薄膜的方法。

背景技术

润湿性是固体表面的一个重要性质,主要由固体表面的化学组成和表面粗糙度决定,在具有最低表面能的光滑固体表面,其接触角也最多只能提高到120℃,然而,自然界中却存在大量超疏水的表面(材料表面与水的接触角大于150°,并且水滴在表面上有较小的滚动角),例如荷叶表面与水的接触角达到160°,芋头叶与水的接触角达到159°,Barthlott教授等1997年发表在Planta杂志上的一篇论文(Planta(1997)202:1±8)揭开了芋头叶和荷叶等超疏水表面的神秘面纱,他们发现芋头叶和荷叶表面都存在大量的突起,在这些突起上分布着蜡晶体,正是这种特殊的表面结构使芋头叶和荷叶表面产生了超疏水的性质。

由于水滴滴到超疏水表面上通常会形成亮晶晶的球形水珠,水珠与表面的接触面积非常小且水珠极易滚动并带走表面的灰尘,具有自清洁的性质,另外,超疏水表面还具有防水、防雾、抗氧化等等特点,因而可应用于自清洁功能的建筑材料和外墙涂料、自清洁功能的纺织品、液体的无损失输送、防潮包装材料、抑制凝血和血液污染的生物医用材料等,在科学研究和工农业生产以及日常生活中都具有广泛的应用前景。因而引起了广泛的研究兴趣,掀起了超疏水表面制备和应用的热潮。目前,有很多方法被用来构建具有超疏水表面的固体材料,如江雷等在《Angew.Chem.Int.Ed.》2004,43,4338-4341上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面,其接触角为160.4±1.2°;金美花等在《Advanced Materials》2005,17,1977-1981上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚苯乙烯薄膜;Poncin-Epaillard等在《Surface & Coatings Technology》2006,200,5296-5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏水聚乙烯薄膜,其接触角达到170°;除了以上方法以外,还有溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机械拉伸法等。然而,现有的这些方法要么使用昂贵的材料,要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程,难以推广应用。因此发明一种简单的技术制备超疏水表面是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种性能好、成本低廉、易于生产的超疏水聚苯乙烯薄膜。

本发明还要解决的另一个技术问题是提供一种操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化的超疏水聚苯乙烯膜的制备方法。

为了解决上述技术问题,本发明提供的超疏水聚苯乙烯薄膜,其表面结构类似于天然的新鲜芋头叶的表面,膜与水的接触角在150°~160°之间,水滴在材料表面的滚动角小于5°。

本发明的超疏水聚苯乙烯薄膜的超疏水性质稳定,在温度范围为0~40℃、相对湿度为20%~70%的环境中放置一年,超疏水性质没有发生变化。

本发明的超疏水聚苯乙烯薄膜的制备方法包括如下步骤:

(1)、选取新鲜的芋头叶并裁剪成合适大小,用水冲洗掉新鲜芋头叶表面的灰尘,将新鲜芋头叶放置于与芋头叶长宽相对应的浇注模具内作为原始模板;

(2)、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)预聚体和它的催化剂(过氧化苯甲酰)和交联剂(偶氮二异丁腈)按质量比100∶0.1~2∶1~10的比例混合并搅拌5~10分钟,然后置于真空箱内将混合物中的气泡抽出,再将聚二甲基硅氧烷(PDMS)浇注于模具内的新鲜芋头叶上并在室温大气环境中固化18~30小时后从芋头叶上轻轻撕下聚二甲基硅氧烷(PDMS),获得聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模板;

(3)、将聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模板置于模具内,将浓度为1~70mg/ml的聚苯乙烯-四氢呋喃溶液浇注于聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模板上,并在室温大气环境中干燥8~12小时后轻轻撕下聚苯乙烯薄膜,所得薄膜即为超疏水聚苯乙烯薄膜。

本发明所用的原始模板为:新鲜的芋头叶。

本发明所用的软模板为:聚二甲基硅氧烷(PDMS)模板。

本发明所用的聚苯乙烯-四氢呋喃溶液浓度为:1~70mg/ml。

本发明的具有超疏水性的聚苯乙烯膜的制备方法操作工艺简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程,具有很好的工业化应用前景。

本发明的超疏水聚苯乙烯薄膜无味无毒,对环境友好,在液体无损失输送、防水防潮等领域有广泛的应用前景。

附图说明

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