[发明专利]一种超疏水聚丙烯膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水聚丙烯膜及其制备方法。首先用水合肼还原氧化石墨烯制得还原石墨烯；然后向聚丙烯的二甲苯溶液中引入制备的还原石墨烯、纳米二氧化硅、失水山梨醇硬脂酸酯、乙醇和水，得到流延分散液；最后将流延分散液流延至聚丙烯膜基底上，干燥后得到超疏水聚丙烯膜。在聚丙烯膜上流延疏水功能层，可显著提高聚丙烯膜的疏水性能。本发明提供的超疏水聚丙烯膜的制备方法，工艺流程简单，制备过程无需特殊设备，并且对干燥氛围无特殊要求，适合大规模连续生产，在超疏水聚丙烯膜材料领域具有应用价值。

技术领域

本发明涉及薄膜技术领域，具体涉及一种超疏水聚丙烯膜及其制备方法。

背景技术

疏水性是材料表面的重要性质之一，它取决于材料表面的化学组成和微观几何结构。超疏水材料具有自清洁、防水防污的特性，是目前功能材料的研究热点之一。聚丙烯是一种由丙烯单体聚合而成的热塑性聚合物，由于其拥有较好的耐酸碱性，高疏水性和热稳定性，且价格低廉，已广泛应用于纤维、包装材料、管道材料、容器材料、各种零部件等领域。

聚丙烯疏水材料已有较多报道，如Erbil等以良溶剂-不良溶剂的相分离法制备聚丙烯超疏水材料（H.Y. Erbil et al，Transformation of a simple plastic into asuperhydrophobic surface，Science，2003，299，1377），其缺点是使用了等规聚丙烯（全同立构聚丙烯），且所得超疏水层为粉末状聚丙烯纳米颗粒，力学性能较差。吉海燕等人（专利申请号：200910024925.9）利用相分离法制备了一种超疏水聚丙烯薄膜，所用聚丙烯的良溶剂为二甲苯，不良溶剂为丙酮。吴军良等人（专利申请号：201210330038.6）制备了一种超疏水聚丙烯薄膜，制备过程需要特殊的干燥氛围（相对湿度75-85%，乙醇蒸汽浓度5-20%）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水聚丙烯膜及其制备方法，该制备方法的制备过程无需特殊的大型设备，并且对干燥氛围无特殊要求，在大气氛围下干燥即可，制备的聚丙烯复合膜具有良好的疏水性。

本发明首先用水合肼还原氧化石墨烯制得还原石墨烯；然后向聚丙烯的二甲苯溶液中引入制备的还原石墨烯、纳米二氧化硅、失水山梨醇硬脂酸酯、乙醇和水，得到流延分散液；最后将流延分散液流延至聚丙烯膜基底上，干燥后得到超疏水聚丙烯复合膜。

聚丙烯复合膜的具体制备工艺如下：

1）制备还原石墨烯：将氧化石墨烯和水合肼加入到水中，加热至100℃，搅拌反应24小时，反应后的混合物经冷冻干燥后，得到还原石墨烯；

2）配置流延分散液：将步骤1）的还原石墨烯、纳米二氧化硅、失水山梨醇硬脂酸酯和乙醇加入到水中，混合均匀得到混合液1；将聚丙烯颗粒加入到二甲苯中，加热至130℃，使聚丙烯颗粒完全溶解后冷却至室温，得到混合液2；将混合液1加入到混合液2中，搅拌均匀得到流延分散液；

3）流延复合：采用流延法将步骤2）的流延分散液流延至聚丙烯膜基底上，在70-80℃进行干燥，冷却后得到超疏水聚丙烯膜。

进一步的，步骤1）中氧化石墨烯与水的质量比为1:1000；水合肼与水的体积比为1:1000。

进一步的，步骤1）中冷冻干燥的条件为-10℃、10Pa真空度下干燥 5d。

进一步的，步骤2）中所述纳米二氧化硅粒径为20-40nm；所述失水山梨醇硬脂酸酯为Span-60；所述乙醇为75%、95%或无水乙醇中的至少一种；所述聚丙烯为全同聚丙烯。

进一步的，步骤2）中还原石墨烯、纳米二氧化硅、失水山梨醇硬脂酸酯、乙醇、水、聚丙烯和二甲苯和质量份数配比为：还原石墨烯0.2-0.5份，纳米二氧化硅0.2-0.5份，失水山梨醇硬脂酸酯0.01-0.03份，乙醇1-5份，水1份，聚丙烯5-10份，二甲苯90-100份。

进一步的，步骤3）中聚丙烯膜基底为市售的聚丙烯膜，流延的疏水层厚度为0.05-0.5mm。