[发明专利]具有电场响应亲疏水变化的聚苯胺针垫阵列薄膜及其制备方法

摘要

本发明是一种具有电场响应亲疏水变化的聚苯胺针垫阵列薄膜及其制备方法，其特点是，包括聚苯乙烯有序针垫膜模板的制备、聚氨酯针垫阵列基体的制备和聚苯胺针垫阵列薄膜的制备。其方法科学合理，能耗低、成本低。制得的聚苯胺针垫阵列薄膜表面具有微米级多孔边缘的针尖突起，基体材料表面粗糙，具有很高的附着力，增加了基体表面聚苯胺的涂覆量，导电性与电致收缩率增强，在电场作用下会发生尺寸变化，进一步引起薄膜表面光子学结构发生变化，从而发生光学性质的变化；成膜更加均匀，韧性和强度可控；特殊针垫结构使聚苯胺薄膜的接触角增大，膜表面的亲疏水变化性能增强。

主权项

一种具有电场响应亲疏水变化的聚苯胺针垫阵列薄膜制备方法，其特征是，它包括下述制备步骤：1)聚苯乙烯有序针垫膜模板的制备在室温下，将30mL聚苯乙烯与聚十二烷基丙烯酰胺‑6‑氨基己酸的氯仿溶液置于培养皿中，混合溶液中聚苯乙烯的浓度控制在1‑5g/L，聚十二烷基丙烯酰胺‑6‑氨基己酸的浓度为聚苯乙烯的1/10，将相对湿度范围在30‑80％的潮湿空气流以4L/min的速度连续吹向混合溶液上方，溶液表面迅速形成一层不透明的蜂窝状有序多孔膜,15‑20分钟后待溶剂完全挥发，用紫外线辐照得到的蜂窝状有序多孔膜表面，在外力作用下使膜分离保留其下层结构，得到聚苯乙烯有序针垫膜模板；2)聚氨酯针垫阵列基体的制备将步骤1)得到的聚苯乙烯有序针垫膜模板的蜂窝状有序多孔膜膜孔中填充20g/L水溶性高分子聚乙烯醇水溶液，水分完全蒸发后将薄膜置于50mL氯仿、丙酮或乙酸乙酯溶液中，聚苯乙烯溶解得到不溶于氯仿、丙酮或乙酸乙酯的聚乙烯醇反向针垫阵列膜；将5‑55g/L溶有聚氨酯的四氢呋喃溶液填充到聚乙烯醇反向针垫阵列膜中，氯仿、丙酮或乙酸乙酯有机溶剂完全蒸发后将薄膜浸入去离子水中，聚乙烯醇溶解得到不溶于水的聚氨酯针垫阵列薄膜基体；3)聚苯胺针垫阵列薄膜的制备将步骤2)得到的聚氨酯针垫阵列薄膜基体平铺于反应容器底部玻璃基质表面，含氧化剂过硫酸铵浓度为0.25mol/L的500mL2mol/L醋酸、盐酸或磷酸溶液加热，挥发的气体匀速连续通向反应容器中聚氨酯针垫阵列薄膜表面，当基体材料完全处于酸性强氧化性氛围中时，向薄膜一侧表面滴加20mL0.15mol/L苯胺单体水溶液，引发苯胺聚合，在酸性强氧化性氛围中聚合反应在聚氨酯针垫阵列基体表面发生，当预聚体聚合尺寸逐步增大后，一层均匀的聚苯胺突起聚合沉积在针垫阵列基体表面，用去离子水和无水乙醇洗涤得到聚苯胺针垫阵列薄膜成品。