[发明专利]一种结构可控的多孔乙烯基树脂薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种结构可控的多孔乙烯基树脂薄膜及其制备方法。

背景技术

近年来，具有微米及亚微米级孔径的有序多孔薄膜因其具有均匀的孔形、孔径及排列有序等特点使其在环境、能源、吸附分离、传感器、催化剂、微电子器件、微反应器和生物技术等领域中得到广泛应用。相对无机多孔材料而言，有机多孔材料抗水防潮性能好，微孔与空气间的表面张力很低，使得孔结构的环境稳定性更好，并且容易通过现有的技术方法对有机多孔材料进行功能化改性，这在为拓展孔材料在功能材料领域的应用范围提供了有利条件。

目前制备有序多孔薄膜的方法主要有：模板法、静电喷涂法、光刻法、相分离法、气息图案法和拉伸法等（Chang H H, Yao L C, Lin D J, et al. Preparation of microporous poly(VDF-co-HFP) membranes by template-leaching method. Separation and Purification Technology, 2010,72:156-166），其中，模板法由于制备工艺过程相对简单，且所制备的孔形状、大小和形态易于控制等特点，受到更多研究者的关注(Imhof A, Pine D J. Ordered macroporous materials by emulsion templating. Nature, 1997,389:948-951)。模板法是一种被广泛使用的制备多孔材料的重要方法，尤其适用于制备不溶于普通溶剂的聚合物多孔膜(Makphon P, Ratanatongchai W, Chongkum A, et al. Polycarbonate microfilters by nuclear tacking and chemical etching(track-etching)technique: Preparation and characterization. Journal of Applied Polymer Science, 2006,101:982-990.)。这种技术的原理是通过膜基体材料和一种可浸出组分的混合物制备出均匀薄膜，然后将可溶性组分浸出(Lim J I, Park H K. Fabrication of macroporous chitosan/poly(L-lactide)hybrid scaffolds by sodium acetate particulate-leaching method. Journal of Porous Material, 2012,19:383-387)，从而在基体上留下孔洞，形成多孔结构(Sanguanruksa J, Rujiravanit R, Supaphol P, et al. Porous polyethylene membranes by template-leaching technique:Preparation and characterization. Polymer Testing, 2004,23:91-99)，可溶性浸出物如淀粉、碳酸钙、二氧化硅、金属氧化物、表面活性剂乃至细菌等均可作为模板，而制备聚合物多孔膜的膜材料主要有纤维素衍生物类、聚砜类、聚酰胺类、聚烯烃类、乙烯类聚合物等(薛萌萌.多孔聚苯乙烯薄膜的研究.天津：天津工业大学，2013.2)。

微层共挤出技术的核心部分是层倍增模具，层倍增模具的结构设计直接决定了制备交替多层复合材料的分层效率及分层效果，高效的层倍增模具结构设计可实现纳层共挤出。利用新型的微纳层共挤出系统可以得到具有几十层到几千层的薄膜或薄片，并且可以通过控制分层单元数来控制层的数量和厚度(在保持总厚度不变的情况下，层数的增加将使层厚减小)，并可通过控制喂料比来改变不同组分层的厚度比。本发明以微层共挤出方法制备苯乙烯基树脂（碳酸钙）-分隔树脂交替复合薄膜，并通过剥离法或溶蚀法得到苯乙烯基树脂（碳酸钙）薄膜。此方法加工成本低，工艺简单易行，膜层数及厚度可控。