一種溫度敏感的有序多孔薄膜的構(gòu)建的制作方法
【專利說明】
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及智能型高分子材料制備技術(shù)，具體為一種合成聚苯乙烯(PS)與聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)的嵌段共聚物，嵌段共聚物經(jīng)過旋涂或者浸涂后經(jīng)過高溫退火，然后再在聚N-異丙基丙烯酰胺選擇性溶劑中溶脹，干燥后在硅片、膜等材料表面構(gòu)建出一種具有溫度敏感的有序多孔薄膜。屬于功能高分子技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]【【背景技術(shù)】】:有序多孔材料是20世紀(jì)90年代迅速興起的新型納米結(jié)構(gòu)材料，它一誕生就得到國際物理學(xué)、化學(xué)與材料學(xué)界的高度重視，并迅速發(fā)展成為跨學(xué)科的研究熱點之一。有序多孔材料目前雖未獲得大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，但它具有孔道大小均勻、排列有序，孔徑在一定范圍內(nèi)可連續(xù)調(diào)節(jié)等特性，使其在分離、吸附、催化、生物醫(yī)學(xué)等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。近年來，利用嵌段共聚物(Block copolymers, BCPs)制備納米有序多孔材料逐漸成為熱點。嵌段共聚物是用共價鍵連接起來的化學(xué)性質(zhì)不相同的兩種或者幾種均聚物。如果兩種均聚物之間熱力學(xué)不相容，也會像共混高聚物一樣發(fā)生分相，然而，由于兩種均聚物之間是通過共價鍵相連，因此，兩種均聚物的相分離只能在微觀的尺度范圍內(nèi)發(fā)生相分離，生成尺度為10-100nm的分相區(qū)域。當(dāng)把嵌段共聚物放在其中一種聚合物的良溶劑中，嵌段共聚物就會自組裝生成膠束、薄膜或者其他的低維材料。正是這種自組裝過程，使精巧孔結(jié)構(gòu)的生成成為可能。最近，國際上的幾個研究組開始嘗試使用嵌段共聚物制備單分散孔徑的聚合物膜。但所用材料多為聚苯乙烯_b-聚乙烯基吡啶(PS-b-PVP)，具有溫度敏感的納米薄膜材料尚未見到報道。PNIPAAm是一種業(yè)內(nèi)熟知的溫度敏感材料，如若利用含有PNIPAAm的嵌段共聚物制備有序薄膜，所得薄膜不但結(jié)構(gòu)規(guī)整，而且在溫度變化時，膜表面還能顯示出親疏水的變化，在多孔材料分離、吸附應(yīng)用等方面表現(xiàn)出智能行為，必將推動多孔材料的應(yīng)用進程。
[0003]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】:本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是一種具有溫度敏感性能的有序多孔薄膜材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明將選擇具有溫度敏感的PNIPAAm嵌段共聚物，利用高溫退火和嵌段共聚物選擇性溶劑溶脹，制備一種具有溫度敏感性的有序多孔薄膜材料。
[0005]本發(fā)明的溫敏性有序多孔薄膜制備方法包括如下步驟:
[0006]制備嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm溫敏性有序多孔薄膜。將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-5%的溶液，經(jīng)過攪拌溶解，靜置后，通過旋涂或者涂覆在干凈的硅片、膜等傳統(tǒng)材料表面，然后放入120-170°C真空烘箱進行熱退火，一定時間后緩慢降溫，將高溫退火處理后的樣品在室溫下干燥，放置于異丙醇或者乙醇中進行溶脹12-72h。溶脹后，室溫干燥后得到溫敏性有序多孔薄膜。
[0007]【有益效果】:本發(fā)明利用高溫退火，選擇性溶劑溶脹制備溫度敏感的PS-b-PNIPAAm多孔薄膜，該薄膜表面多孔，且孔分散單一，具有溫度敏感性，在溫度變化時，薄膜表面能進行納米級別的響應(yīng)，且響應(yīng)過程完全一致，與傳統(tǒng)的溫敏性有序多孔薄膜相t匕，該方法形成的表面在響應(yīng)速度和響應(yīng)精度方面有很大優(yōu)勢。
【具體實施方案】:
[0008]下面結(jié)合實施例進一步敘述本發(fā)明:
[0009]以下給出本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不受具體實施例的限制。
[0010]實施例1:
[0011 ] 制備嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm溫敏性有序多孔薄膜。將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀溶液，攪拌溶解24h，靜置后旋涂在干凈硅片表面，轉(zhuǎn)速2000r/min，時間30s，旋涂后放入150°C真空干燥箱中保持24h進行高溫退火，然后以5°C /lOmin的降溫速率來緩慢降溫至室溫。將退火處理后的硅片在室溫下干燥12h，干燥后置于異丙醇中溶脹24h。溶脹后，室溫干燥24h得到溫敏性有序多孔薄膜。
[0012]實施例2:
[0013]制備嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm溫敏性有序多孔薄膜。將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀溶液，攪拌溶解24h，靜置后用玻璃棒涂覆在干凈的PVDF膜表面，放置于140°C真空干燥箱中保持24h進行高溫退火，然后以5°C /lOmin的降溫速率來緩慢降溫至室溫。將退火處理后的樣品在室溫下干燥12h，干燥后置于乙醇中溶脹24h。溶脹后，室溫干燥24h得到溫敏性有序多孔薄膜。
[0014]實施例3:
[0015]制備嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm溫敏性有序多孔薄膜。將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀溶液，攪拌溶解24h，靜置后用玻璃棒涂覆在干凈的PVDF膜表面，然后在140°C真空條件下保持24h進行高溫退火，然后以5°C /lOmin的降溫速率來緩慢降溫至室溫，將退火處理后的樣品在室溫下干燥12h，干燥后置于異丙醇中溶脹48h。溶脹后，室溫干燥24h得到溫敏性有序多孔薄膜。
[0016]實施例4:
[0017]制備嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm溫敏性有序多孔薄膜。將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的稀溶液，攪拌溶解24h，靜置后旋涂在干凈的硅片表面，轉(zhuǎn)速2000r/min，時間30s，然后放置于140°C真空條件下保持24h進行高溫退火，然后以5°C /lOmin的降溫速率來緩慢降溫至室溫。將退火處理后的硅片在室溫下干燥12h，干燥后置于異丙醇中溶脹72h。溶脹后，室溫干燥24h得到溫敏性有序多孔薄膜。
【主權(quán)項】
1.一種具有溫度敏感的有序多孔薄膜材料的制備方法，該方法包括以下步驟: 將PS-b-PNIPAAm溶解在THF中，經(jīng)過攪拌和靜置后，通過旋涂或者刮涂在干凈的硅片、膜等傳統(tǒng)材料表面，然后放入130-150°C真空烘箱進行熱退火，一定時間后緩慢降溫，將高溫退火處理后的樣品在室溫下干燥，放置于異丙醇或者乙醇中進行溶脹。溶脹后，室溫干燥后得到溫度敏感有序表面。2.—種如權(quán)利1方法制備的具有溫度敏感的有序多孔薄膜材料，該薄膜材料具有以下特征: (1)所用材料是PS-b-PNIPAAm嵌段共聚物； (2)所用方法是高溫退火后進行選擇性溶劑中進行浸泡，隨后干燥。 (3)該薄膜具有有序多孔結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)溫度敏感性能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過高溫退火-選擇性溶劑溶脹方法制備一種具有溫度敏感的有序多孔薄膜材料。本發(fā)明以聚苯乙烯-b-聚N-異丙基丙烯酰胺(PS-b-PNIPAAm)嵌段共聚物為原料，四氫呋喃(THF)作為溶劑，通過旋涂或刮涂制備PS-b-PNIPAAm薄膜材料，高溫退火后，浸泡在PNIPAAm的選擇性溶劑中中，即可得到具有有序孔洞的薄膜材料，該薄膜材料在在多孔材料分離、吸附應(yīng)用等方面將有較大應(yīng)用潛力。
【IPC分類】C08J5/18, C08J9/28, C08L53/00
【公開號】CN105418960
【申請?zhí)枴緾N201410482400
【發(fā)明人】馮霞, 賴舒憶, 李戰(zhàn), 馬紹玲, 陳莉, 趙義平
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年9月19日