一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法，其制備方法是首先稱(chēng)取一定量的聚苯乙烯顆粒并將其溶解于溶劑中,形成濃度為1-100g/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的玻璃或陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為50-70%、溫度為60-80℃的環(huán)境下干燥24-36小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法工藝簡(jiǎn)單可控、成本低廉、無(wú)需任何昂貴設(shè)備與材料，具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超疏水薄膜制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]潤(rùn)濕性是固體材料表面的重要性質(zhì)，近年來(lái)，受荷葉效應(yīng)的啟發(fā)，與水接觸角大于150°的超疏水材料引起了廣泛的關(guān)注。超疏水材料的典型特征是:水滴和污水等液體在超疏水材料表面通常呈球形，液體在超疏水材料表面難以穩(wěn)定存留，只要傾斜一個(gè)很小的角度或在微風(fēng)或輕微外力的作用下，液體便會(huì)從超疏水材料表面快速滾落，滾落的同時(shí)帶走材料表面的灰塵等污染物，從而起到自清潔的作用；將超疏水材料長(zhǎng)期浸泡于水中不會(huì)有任何水滴滲透，且拿出來(lái)后其表面不會(huì)粘留任何水滴，具有極強(qiáng)的防水和阻水能力，這些獨(dú)特的性質(zhì)使超疏水材料表面可以長(zhǎng)期保持干凈和干燥，不僅能長(zhǎng)期保持包裝材料的美觀，還能起到防水、防潮、抑菌防霉(因?yàn)榇蠖鄶?shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝等生理活動(dòng)都需要一定的水分)等作用，另外，一些以水為介質(zhì)的腐蝕、微量元素物質(zhì)遷移等現(xiàn)象也可得到較大程度的抑制，這些獨(dú)特的性質(zhì)使得超疏水材料在工農(nóng)業(yè)和日常生活有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]聚苯乙烯薄膜是一種重要的高分子材料，在包裝、日常生活等各領(lǐng)域中均有廣泛的應(yīng)用，然而，普通的聚苯乙烯薄膜與水的接觸角通常小于110°，其表面不具備自清潔性，防污能力也欠佳。很顯然，如果賦予聚苯乙烯薄膜超疏水性無(wú)疑會(huì)大大提高其自清潔性、防污性、防水性、抑菌防霉性以及抗腐蝕性等，這必將會(huì)使聚苯乙烯薄膜的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步的拓寬。因此，超疏水聚苯乙烯薄膜的制備在近10年受到廣泛的關(guān)注，目前已經(jīng)報(bào)道超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法主要有電紡法、模板法、微相分離法等，然而，這些方法仍存在要么成本高、要么工藝可控性和穩(wěn)定性差、要么所需儀器設(shè)備昂貴等缺陷，這些缺陷制約了超疏水聚苯乙烯薄膜的產(chǎn)業(yè)化，因此，要使超疏水聚苯乙烯薄膜真正得到大規(guī)模的應(yīng)用，發(fā)明一種工藝簡(jiǎn)單可控、成本低廉而又易于產(chǎn)業(yè)化的方法制備超疏水聚苯乙烯薄膜是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一工藝簡(jiǎn)單可控、成本低廉而又易于產(chǎn)業(yè)化的方法制備超疏水聚苯乙烯薄膜。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法，該制備方法包括如下步驟:
(1)首先稱(chēng)取一定量的聚苯乙烯顆粒并將其溶解于溶劑中，形成濃度為l-100g/L的聚苯乙烯溶液；
(2)將致孔劑添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液
中；(3)將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的玻璃或陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為50-70%、溫度為60-80°C的環(huán)境下干燥24-36小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜。
[0006]上述制備步驟(1)中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的一種或N，N-二甲基甲酰胺與三氯甲烷以任意比例組成的混合物。
[0007]上述制備步驟(2)-(3)中所述致孔劑為碳酸銨和乙酸胺以(2-3):1的質(zhì)量比組成的混合物；所述致孔劑在聚苯乙烯溶液中的添加量為聚苯乙烯質(zhì)量的10-20%。
[0008]采用上述制備方法獲得的多孔超疏水聚乙烯薄膜的接觸角范圍在150-158°之間，滾動(dòng)角范圍在3-9°之間。 [0009]采用上述制備方法獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.3-15 μ m之間，平均孔徑范圍為0.8-2 μ m之間。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法工藝簡(jiǎn)單可控、成本低廉、無(wú)需任何昂貴設(shè)備與材料，具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0011]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1.本發(fā)明實(shí)施例1獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的掃描電鏡圖；
圖2.本發(fā)明實(shí)施例1獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的接觸角測(cè)試圖；
圖3.本發(fā)明實(shí)施例2獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的接觸角測(cè)試圖；
圖4.本發(fā)明實(shí)施例3獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的接觸角測(cè)試圖；
圖5.本發(fā)明實(shí)施例4獲得的多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的接觸角測(cè)試圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0013]實(shí)施例1:
首先稱(chēng)取I克聚苯乙烯顆粒并將其溶解于I升N，N-二甲基甲酰胺中，形成濃度為Ig/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑(0.075克碳酸銨與0.025克乙酸胺組成的混合物)添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的玻璃基底上，在相對(duì)濕度為50%、溫度為60°C的環(huán)境下干燥24小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜(如圖1所示)，所得多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.5-10 μ m之間，平均孔徑為2 μ m，用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該薄膜與水的接觸角為151° (如圖2所示)，滾動(dòng)角為9°。
[0014]實(shí)施例2:
首先稱(chēng)取100克聚苯乙烯顆粒并將其溶解于I升三氯甲烷中，形成濃度為100g/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑(15克碳酸銨和5克乙酸胺組成的混合物)添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為70%、溫度為80°C的環(huán)境下干燥36小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜，所得多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.3-15 μ m之間，平均孔徑為I μ m ;用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該薄膜與水的接觸角為158° (如圖3所示),滾動(dòng)角為3°。
[0015]實(shí)施例3:
首先稱(chēng)取80克聚苯乙烯顆粒并將其溶解于I升由N，N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷組成的混合溶劑中(N，N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷的組成比例為1:1)，形成濃度為80g/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑(8克碳酸銨和4克乙酸胺組成的混合物)添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的玻璃基底上，在相對(duì)濕度為60%、溫度為70°C的環(huán)境下干燥30小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜，所得多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.5-10 μ m之間，平均孔徑為1.8 μ m，用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該薄膜與水的接觸角為155° (如圖4所示)，滾動(dòng)角為4°。
[0016]實(shí)施例4:
首先稱(chēng)取50克聚苯乙烯顆粒并將其溶解于I升由N，N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷組成的混合溶劑中(N，N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷的組成比例為2:1)，形成濃度為50g/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑(7.5克碳酸銨和2.5乙酸胺組成的混合物)添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為55%、溫度為75°C的環(huán)境下干燥28小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜，所得多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.5-3 μ m之間，平均孔徑為0.8 μ m，用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該薄膜與水的接觸角為153° (如圖5所示),滾動(dòng)角為5°。
[0017]實(shí)施例5:
首先稱(chēng)取20克聚苯乙烯顆粒并將其溶解于I升由N，N-二甲基甲酰胺和三氯甲烷組成的混合溶劑中(N，N- 二甲基甲酰胺和三氯甲烷的組成比例為1:2)，形成濃度為20g/L的聚苯乙烯溶液；然后將致孔劑(1.5克碳酸銨和0.5克乙酸胺組成的混合物)添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中；再將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為65%、溫度為65°C的環(huán)境下干燥35小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜，所得多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.3-8 μ m之間，平均孔徑范圍為lym，用0CA20接觸角測(cè)試儀測(cè)試該薄膜表面的潤(rùn)濕性，結(jié)果表明該薄膜與水的接觸角為156°，滾動(dòng)角為3°。
[0018]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟: (1)首先稱(chēng)取一定量的聚苯乙烯顆粒并將其溶解于溶劑中，形成濃度為Ι-lOOg/L的聚苯乙烯溶液； (2)將致孔劑添加于聚苯乙烯溶液中，攪拌20分鐘使致孔劑均勻分散于聚苯乙烯溶液中； (3)將添加了致孔劑的聚苯乙烯溶液流延在干凈的玻璃或陶瓷基底上，在相對(duì)濕度為50-70%、溫度為60-80°C的環(huán)境下干燥24-36小時(shí)，便得到多孔超疏水聚苯乙烯薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的多孔超疏水聚乙烯薄膜接觸角范圍在150-158°之間，滾動(dòng)角范圍在3-9°之間；所述多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的孔徑分布范圍在0.3-15μπι之間，平均孔徑范圍為0.8-2 μ m之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法，其特征在于，制備步驟⑴中所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的一種或N，N-二甲基甲酰胺與三氯甲烷以任意比例組成的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多孔超疏水聚苯乙烯薄膜的制備方法，其特征在于，制備步驟(2)-(3)中所述致孔劑為碳酸銨和乙酸胺以(2-3):1的質(zhì)量比組成的混合物；所述致孔劑在聚苯乙烯溶液中的添加`量為聚苯乙烯質(zhì)量的10-20%。
【文檔編號(hào)】C08J5/18GK103601902SQ201310507128
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】袁志慶, 王憲, 賓吉平, 王夢(mèng)蕾, 黃娟 申請(qǐng)人:湖南工業(yè)大學(xué)