[发明专利]利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法。

背景技术

人们通过研究发现通过控制物体表面的形貌可以提高物体表面的润湿特性，超疏水表面逐渐进入人们的视野。超疏水表面是指静态接触角大于等于150°的表面，荷叶表面和玫瑰花表面为自然界中常见的超疏水表面。荷叶表面具有微米-纳米分级结构，具体为：荷叶表面分布着直径几到十几微米大小的表面突起，突起之间布满了直径约为200纳米的微小颗粒。荷叶效应是经典的具有小的接触角滞后的超疏水表面，属于低粘性的超疏水表面，当水滴落在上面时能够自由的滚动，同时带走表面的灰尘，具有自清洁功能。玫瑰花表面的微米-纳米分级结构具体为：玫瑰花表面周期性排列大小约为十几微米的，微乳突上布满了纳米折痕。玫瑰花效应是具有较大接触角滞后的超疏水表面，属于高粘性的超疏水表面，当水滴落在上面时不能自由滚动，甚至将表面上下颠倒水滴也不会落下，利用玫瑰花效应可用于微流体器件和液滴的定向转移。

目前制备超疏水表面的方法具体包括溶胶-凝胶法、模板法、印刷法、化学沉积法、自组装法、湿法化学法、等离子体处理法等，主要分为两类：一是用低表面能物质修饰具有一定粗糙结构的表面；二是直接在物质表面构造具有特殊微米-纳米二阶结构的形貌。然而，第一种制备方法需要低表面能物质或纳米颗粒修饰，成本昂贵，并不适合用来大面积制备超疏水表面，第一种制备方法过程复杂、条件苛刻，需要大量的人力、物力和时间。除此之外，用来制备超疏水表面的材料多为非生物降解的石油基的聚合物，会对环境带来巨大的压力。同时现已投入市场的超疏水材料也存在表面微细结构强度低、易老化、易磨损、易污染、使用寿命短等缺点。

中国专利CN 102179188A公布了一种聚偏氟乙烯疏水膜的超疏水化改性方法，在使用非溶剂辅助的同时，还需要在一定湿度的空气中进行蒸气诱导形成凝胶状的初生膜态，且制备过程经历了膜液熟化、刮膜、蒸气诱导凝胶成膜、水凝胶脱膜、干燥，制备条件要求严苛，过程复杂。

因此，开发出一种过程简单、条件温和、对环境友好、使用寿命长的超疏水薄膜的制备方法具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过程简单、条件温和的利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法，步骤为：

(1) 制备预涂覆液：将不良溶剂和良溶剂混合均匀制备混合溶剂，将聚乳酸溶解在混合溶剂中制成预涂覆液；

(2) 制备涂覆液：在预涂覆液中再次加入不良溶剂，搅拌均匀，制得涂覆液；

(3) 涂片、干燥：将涂覆液涂到载体上，干燥，即可得到聚乳酸超疏水薄膜。

优选地，所述的良溶剂为氯仿或二氯甲烷。

优选地，所述不良溶剂为无水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。

优选地，步骤（1）制备混合溶剂时，不良溶剂与良溶剂的体积比为（0.11~0.15）:1。

优选地，所述预涂覆液中，聚乳酸与良溶剂的比例为45~51mg：1mL。

优选地，步骤（2）制备涂覆液时，不良溶剂再次添加量与预涂覆液的体积比为（0.4~1）：1。

进一步地，所述干燥过程为：将涂覆后的载体在室温下预干燥12 h~ 18 h，然后将载体置于40~50℃下干燥48 h~ 72 h。

进一步地，所述预干燥条件为：于通风橱下干燥、于自然条件下干燥或于留有一定缝隙的覆盖物下面干燥

与现有技术相比，本发明提供的利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法具有以下优点：（1）本发明采用生物可降解的聚乳酸作为原料，具有良好的环境友好性；（2）本发明利用非溶剂辅助法一步式地制备出了具有微米-纳米二阶阶层结构的超疏水表面，制备方法操作简单，条件温和，成膜过程无需熟化和蒸气诱导，减少了凝胶过程，进而减少了反应时间，工作效率高；（3）在制备超疏水薄膜过程中不需要添加无机纳米颗粒或者低表面能物质，制作成本低廉；（4）本方法采用的易挥发性溶剂容易通过挥发性有机化合物收集系统进行回收再利用。

采用本发明提供的利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法，制备出的超疏水薄膜表面形貌为微米-纳米分级结构，其对水的接触角大于150°，最高可达158.25°。同时，采用本方法制备的超疏水薄膜具有较长的使用寿命。

附图说明

图1为样品1表面的扫描电镜照片图；

图2为样品2表面的扫描电镜照片图；