[发明专利]一种可逆光控疏水性的复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可逆光控疏水性的偶氮苯类含氟共聚物/纳米SiO₂复合膜及其制备方法，所述复合膜的制备包括以下步骤：(1)将甲基丙烯酸三氟乙酯和含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体按照摩尔比10:1～1:10加入到溶剂a中；以偶氮二异丁腈为引发剂进行自由基溶液聚合；反应生成的聚合物经反复溶解、沉淀，再经干燥后，制备得到二元无规共聚物；(2)将步骤(1)的二元无规共聚物于溶剂b中溶解，得到共聚物溶液；向共聚物溶液中加入纳米SiO₂，使纳米SiO₂的含量为0.1‑10wt％，超声处理，旋涂于基底上，干燥后形成所述复合膜。本发明的制备方法简单，制备得到的复合膜的疏水性可逆变化范围大，界面强度高，特别适用于光响应材料的制备。

技术领域

本发明涉及刺激响应性材料的制备技术领域，具体涉及一种可逆光控疏水性的复合膜及其制备方法，特别是涉及一种可逆光控疏水性的偶氮苯类含氟共聚物/纳米SiO₂复合膜及其制备方法。

背景技术

刺激响应性材料是一类能够对外部刺激产生“智能”响应的一类材料。它可以接收诸如pH值、光、温度、氧化还原剂和电压等外部环境的刺激信号，使自身的分子结构或状态发生变化，从而影响其物理化学性质，进而表现出相应的智能响应性。刺激响应聚合物在纳米材料科学、生命科学及临床医学领域中有着广泛的应用前景。

相较于其他的刺激响应性材料而言，光响应材料因其清洁高效、对材料的结构破坏小等特点而具有广阔的发展空间。偶氮苯类聚合物是制备光响应材料的一类重要的聚合物，偶氮苯化合物含有共轭π体系，在紫外光至可见红光波段具有很强的吸收。偶氮苯化合物在紫外光区域显示一组很强的π-π*跃迁，而在可见光区域显示一组较弱的n-π*跃迁。对大多数偶氮苯化合物而言，反式异构体在紫外光照射条件下，可以高效的转变为顺式异构体，而在加热或可见光照射条件下，顺式异构体又可以完全可逆的转变为反式异构体。因此，对于材料表面的润湿性而言，偶氮苯分子的顺反异构过程会引起材料表面表面能的可逆变化，从而使材料表面在紫外光和可见光的交替照射下呈现出可逆的润湿性变化。

目前利用含有偶氮苯的聚合物制备光响应材料的方法主要包括静电自组装、表面接枝共聚和LB膜技术等，但上述方法制备的偶氮苯膜的浸润性在紫外光照射前后的变化不大，接触角的变化只有大约10°，严重制约着偶氮苯膜作为光响应材料的应用；而且，由于表面偶氮分子含量较低，异构化过程受到聚合物链段的影响，导致制备的偶氮苯膜的光响应速度较慢。此外，上述方法一般都要借助于其它材料制备的粗糙基板以获得超疏水性，制备工艺较为复杂，难以得到性质均一、机械强度高的表面，经多次重复照射后，膜表面容易出现破损。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种可逆光控疏水性的偶氮苯类含氟共聚物/纳米SiO₂复合膜及其制备方法。本发明的制备方法简单，通过在偶氮苯类含氟共聚物中掺杂纳米SiO₂构筑微观粗糙度，结合偶氮苯类含氟共聚物的光控性能，从而制备出能够实现疏水到亲水可逆转换的复合膜。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供了一种可逆光控疏水性的偶氮苯类含氟共聚物/纳米SiO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)和含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体按照摩尔比10:1～1:10加入到溶剂a中；以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行自由基溶液聚合；反应生成的聚合物经反复溶解、沉淀，再经干燥后，制备得到TFEMA和偶氮苯类丙烯酸酯单体的二元无规共聚物；

(2)将步骤(1)的二元无规共聚物于溶剂b中溶解，得到共聚物溶液；向共聚物溶液中加入纳米SiO₂，使纳米SiO₂的含量为0.1-10wt％，超声处理，即得；

所述溶剂a选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或四氢呋喃；