專利名稱：一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超疏水復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
材料表面的潤濕性取決于材料的表面化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)；所謂超疏水表面是指與水的接觸角大于150°的表面,滾動(dòng)角小于10° ;由于其在防水、防霧、防雪、防污染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕和自清潔以及防止電流傳導(dǎo)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，受到材料科學(xué)研究者的廣泛關(guān)注；制備超疏水表面通常有兩種途徑一種是在疏水性材料表面構(gòu)造出合適的粗糙度；另一種是在具有合適粗糙度的材料表面用低表面能(如含氟或含硅的材料)的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行修飾。聚丙烯具有無毒、無味、密度低、易結(jié)晶等特點(diǎn)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸堿性，且室溫下不溶于任何有機(jī)溶剤；由于其良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、抗化學(xué)腐蝕、抗潮濕、低密度、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)良性能，使得聚丙烯在エ業(yè)、農(nóng)業(yè)以及日常生活中被廣泛使用；如果能夠賦予聚丙烯表面超疏水性，將可以進(jìn)ー步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。目前，制備超疏水表面的主要方法有模板法、印刷法、化學(xué)沉積法、自組裝法、化學(xué)刻蝕法等；但這些方法要么采用具有低表面能的價(jià)格昂貴的含氟或硅烷材料，要么需要特殊的加工設(shè)備或復(fù)雜的エ藝流程，要么與基礎(chǔ)的界面結(jié)合強(qiáng)度低，大大制約了超疏水表面的實(shí)際應(yīng)用；因此，發(fā)明ー種方便、高效、低成本的制備技術(shù)，制備出具有界面結(jié)合強(qiáng)度較高的超疏水表面是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜及其制備方法。本發(fā)明通過在聚丙烯溶液中添加納米ニ氧化鈦，得到的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，無需任何低表面能修飾，該薄膜表面具有超疏水性能。ー種超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜表面為類花瓣結(jié)構(gòu)，這種類花瓣?duì)钗镔|(zhì)的直徑為O. 5^1微米，且彼此相連，形成一種類網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔的直徑為O. 2 2微米。上述的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于類花瓣?duì)钗镔|(zhì)的上面分布著納米凸體。上述的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜表面與水滴的接觸角在162 169°之間,水滴在聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的滾動(dòng)角小于4°。上述的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜表面對(duì)PH在f 14范圍內(nèi)的液滴均呈現(xiàn)出良好的超疏水性能，其接觸角均保持在160°以上。上述的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜表面的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范圍為5 35°C、相対濕度為2(Γ60%的環(huán)境中放置一年，超疏水性質(zhì)沒有發(fā)生變化。本發(fā)明的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的制備方法包括以下步驟
首先，將納米ニ氧化鈦加入到濃度為3 5mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散后，過濾，烘干，得到預(yù)處理好的納米ニ氧化鈦。稱取等規(guī)聚丙烯顆粒加入到ニ甲苯中，將溫度升至12(T140°C，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為2(T60mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質(zhì)量5°/Γ30%的預(yù)處理后的納米ニ氧化鈦，攪拌均勻；采用流延法將添加ニ氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜。


圖I實(shí)施例I制備的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的接觸角照片；
圖2實(shí)施例I制備的超疏水聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的SEM照片。
具體實(shí)施例方式通過下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例可以進(jìn)一歩清楚地解析本發(fā)明，但下述實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例I
首先，將納米ニ氧化鈦加入到濃度為4mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散30分鐘后，過濾，烘干，得到預(yù)處理好的納米ニ氧化鈦；然后稱取O. 3g的等規(guī)聚丙烯顆粒加入到ニ甲苯中，將溫度升至130°C，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為20mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質(zhì)量15%的上述預(yù)處理后的納米ニ氧化鈦，并快速攪拌；采用流延法將添加ニ氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/ニ氧化鈦復(fù)合薄膜。參見圖I，采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為169°，滾動(dòng)角小于4°。采用JSM-7001F熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面形貌 進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)該聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面是類花瓣?duì)畹奈⒓{米復(fù)合結(jié)構(gòu)，如圖2。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為I的液滴與實(shí)施例I制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為I的液滴的接觸角為165°，滾動(dòng)角小于4°。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為14的液滴與實(shí)施例I制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為14的液滴的接觸角為163°，滾動(dòng)角小于4°。將實(shí)施例I制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜在溫度為10°C、相対濕度為60%的環(huán)境中放置一年，再用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為168°，滾動(dòng)角小于4°。實(shí)施例2
首先，將納米ニ氧化鈦加入到濃度為3mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散30分鐘后，過濾，烘干，得到預(yù)處理好的納米ニ氧化鈦；然后稱取O. 3g的等規(guī)聚丙烯顆粒加入到ニ甲苯中，將溫度升至135°C，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為20mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質(zhì)量5%的上述預(yù)處理后的納米ニ氧化鈦，并快速攪拌；采用流延法將添加ニ氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙
烯/ニ氧化鈦復(fù)合薄膜。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為162°，滾動(dòng)角小于4°。采用JSM-7001F熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面形貌進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)該聚丙烯/ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面是類花瓣?duì)畹奈⒓{米復(fù)合結(jié)構(gòu)。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為5的液滴與實(shí)施例2制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為5的液滴的接觸角為162°，滾動(dòng)角小于4°。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為12的液滴與實(shí)施例2制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為12的液滴的接觸角為161°，滾動(dòng)角小于4°。將實(shí)施例2制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜在溫度范圍為35°C、相対濕度為30%的環(huán)境中放置一年，再用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為162°，滾動(dòng)角小于4°。實(shí)施例3
首先，將納米ニ氧化鈦加入到濃度為4mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散30分鐘后，過濾，烘干，得到預(yù)處理好的納米ニ氧化鈦；然后稱取O. 3g的等規(guī)聚丙烯顆粒加入到ニ甲苯中，將溫度升至140°C，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為20mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質(zhì)量20%的上述預(yù)處理后的納米ニ氧化鈦，并快速攪拌；采用流延法將添加ニ氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/ニ氧化鈦復(fù)合薄膜。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為166°，滾動(dòng)角小于4°。采用JSM-7001F熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面形貌進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)該聚丙烯/ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面是類花瓣?duì)畹奈⒓{米復(fù)合結(jié)構(gòu)。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為3的液滴與實(shí)施例3制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為3的液滴的接觸角為164°，滾動(dòng)角小于4°。采用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試pH值為10的液滴與實(shí)施例3制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與PH值為10的液滴的接觸角為165°，滾動(dòng)角小于4°。將實(shí)施例3制備的聚丙烯/ ニ氧化鈦復(fù)合薄膜在溫度范圍為25°C、相対濕度為40%的環(huán)境中放置一年，再用0CAH200接觸角測(cè)試儀測(cè)試該表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面 與水的接觸角為166°，滾動(dòng)角小于4°。
權(quán)利要求
1.一種超疏水聚丙烯/ 二氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜表面為類花瓣結(jié)構(gòu)，這種類花瓣?duì)钗镔|(zhì)的直徑為0. 5^1微米，且彼此相連，形成一種類網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔的直徑為0. 2 I微米。
2.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述類花瓣?duì)钗镔|(zhì)的上面分布著納米凸體。
3.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜的表面與水滴的接觸角在162 169°之間,水滴在聚丙烯/ 二氧化鈦復(fù)合薄膜表面的滾動(dòng)角小于4°。
4.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜的表面對(duì)PH在f 14范圍內(nèi)的液滴均呈現(xiàn)出良好的超疏水性能，其接觸角均保持在160°以上。
5.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜，其特征在于所述復(fù)合薄膜的表面的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范圍為5 35°C、相對(duì)濕度為20飛0%的環(huán)境中放置一年，超疏水性質(zhì)沒有發(fā)生變化。
6.如權(quán)利要求I所述的一種超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟 首先，將納米二氧化鈦加入到濃度為3 5mg/mL的十二烷基苯磺酸鈉水溶液中，超聲分散后，過濾，烘干，得到預(yù)處理好的納米二氧化鈦；稱取等規(guī)聚丙烯顆粒加入到二甲苯中，將溫度升至12(T140°C，在磁力攪拌下溶液，形成濃度為2(T60mg/mL的聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加入為聚丙烯質(zhì)量59^30%的預(yù)處理后的納米二氧化鈦，攪拌均勻；采用流延法將添加二氧化鈦的聚丙烯溶液流布在玻片上，干燥后所得白色薄膜即為超疏水聚丙烯/ 二氧化鈦復(fù)合薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超疏水復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超疏水聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜及其制備方法。本發(fā)明通過在聚丙烯溶液中添加納米二氧化鈦，得到的聚丙烯/二氧化鈦復(fù)合薄膜，無需任何低表面能修飾，該薄膜表面具有超疏水性能。
文檔編號(hào)C08L23/10GK102675728SQ20121016082
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者吉海燕, 吳振亞, 宋浩杰, 李隆基, 楊進(jìn), 胡杰, 趙玉濤, 陳剛 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)