[发明专利]一种高分子材料、超疏水多孔膜、涂层、制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高分子材料、超疏水多孔膜、涂层、制备方法与应用。所述高分子材料包括由疏水性聚合物形成的多孔结构，且所述高分子材料表面具有球丝贯穿的微‑纳米粗糙结构。所述制备方法包括：将疏水性聚合物溶解于高表面张力溶剂内，形成浓度为0.05～1.0g/mL的高分子溶液；在温度为5～80℃、时间为2～48小时、相对湿度为40～100％的环境下，对所述高分子溶液进行静电纺丝处理，获得所述高分子材料。所述超疏水多孔膜或多孔涂层由所述高分子材料形成。本发明的高分子材料、超疏水多孔膜、涂层具有超疏水性质和极高的孔隙率，制备工艺简单，无需前处理及后处理过程，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种具有超疏水性质、高孔隙率的高分子材料及其制备方法，特别是涉及一种基于该高分子材料的超疏水多孔膜、涂层，及其制备方法与应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

疏水多孔膜、涂层具有斥水性，能够耐水渗透，并具有良好的透气性，在日常生活以及工业生产中有很多应用，如海水脱盐、油品纯化、药物纯化、空气净化、建筑物防护涂层以及衣物保护层等。多孔膜、涂层疏水性越强，其耐水渗透性能越强，在分离及防护涂层等应用中的性能越好。所以，具有超疏水性质的多孔膜、涂层因其优异的疏水性得到广泛研究和应用。超疏水膜、涂层最早是受自然界中荷叶效应启发，后来随着人们对“荷叶效应”机理的研究，这一种效应被人们所揭示为由具有微-纳米粗糙结构的乳突以及低表面能腊质成分的协同作用。由于荷叶表面上的这些结构之间的凹陷部分充满空气，液滴与荷叶表面的接触从而成为了固-气和液-气复合接触，即Cassie接触。液态水滴只能接触到叶面上的几个突起点，不能渗透，而能够自由地滚动。尺寸上大于上述微-纳二元结构的灰尘等就会被这种滚动的液滴所带走，这就解释了荷叶等超疏水表面的自清洁效应。

现阶段，制备疏水多孔膜、涂层的传统方法有熔融/挤出-拉伸、热致相转化、非溶剂诱导相转化、静电喷涂等。传统的制膜、涂层方法过程简单，但制备的多孔膜、涂层常常因表面不具备微-纳米粗糙结构而只具有疏水性，不具有超疏水性，在油品除水和自清洁涂层等分离应用中往往易被水粘附、污染，从而造成其分离性能(分离通量和分离效率)和抗污染性能的急剧下降。此外，传统方法制备的疏水多孔膜的孔隙率往往较低，造成其分离通量低，难以满足实际应用中的快速分离需求。因此，具有超疏水性质和高孔隙率的多孔膜、涂层急需研发。

通过静电纺丝技术制备的纤维膜、涂层具有小孔径、高孔隙率、高的灵活性以及高机械强度等优点，在众多领域被广泛应用。常用的低表面能纺丝材料有聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚氨酯等，但通过传统的静电纺丝方法制备的纤维膜、涂层通常同样存在表面不具备微-纳米粗糙结构的问题，因而只具有疏水性，不具有超疏水性，大大限制了其在实际应用中的分离性能和抗污染性能。为实现上述纤维膜的超疏水性，需通过在纺丝材料中共混纳米颗粒，或需在静电纺丝制备纤维膜后通过表面接枝、表面涂覆等工艺处理纤维膜，其过程繁琐，大大增加了制备超疏水纤维膜的工艺复杂程度。同时，纤维表面涂覆的材料易脱落，造成其稳定性差，并易造成二次污染。因此，通过静电纺丝制备疏水多孔纤维膜、涂层的过程中，在纤维膜、涂层表面原位生成微-纳米粗糙结构是实现简易、快速制备超疏水多孔纤维膜、涂层的关键和技术壁垒。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种具有超疏水性质、高孔隙率的高分子材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。

本发明的目的之二在于提供一种基于所述高分子材料的超疏水多孔膜、涂层及其制备方法。

本发明的目的之三在于提供所述高分子材料或超疏水多孔膜、涂层的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高分子材料，其包括由疏水性聚合物形成的多孔结构，所述高分子材料表面具有球丝贯穿的微-纳米粗糙结构，所述高分子材料与水的接触角≥150°，水滚动角小于5°，孔隙率为50～80％。