CN102850572A - 一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，属于超疏水薄膜技术领域。它解决了现有的超疏水薄膜需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，因而成本较高，难以产业化的问题。本超疏水聚丙烯薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)称取一定量的聚丙烯粒料，将其溶解于溶剂中，形成浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液；(2)将上述聚丙烯溶液流延于基底上，在相对湿度为75～85%，乙醇蒸汽浓度为5～20%的环境下干燥得到超疏水聚丙烯薄膜。本发明的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法工艺流程简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，成本较低，具有很好的工业化应用前景，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种疏水薄膜材料的制备方法，尤其涉及一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，属于超疏水薄膜技术领域。
背景技术
聚丙烯薄膜由于具有无毒、无味、成本低、透明性好等特点在包装、工业、农业以及日常生活中具有广泛的应用。然而，目前商业化的聚丙烯薄膜不具有自清洁性。
由于受到荷叶效应的启发，近年来，与水的接触角大于150°的超疏水高分子薄膜的制备和研究引起了业内的广泛兴趣。由于液体在超疏水薄膜上的接触面积非常小，可以有效地抑制表面氧化、腐蚀、霜冻、电流传导等现象；因此，超疏水薄膜在室外天线、外墙涂料、轮船、生物医疗器械、微流体、汽车挡风玻璃等领域都具有广泛的应用前景。
很显然，如果赋予聚丙烯薄膜超疏水性，将获得普通薄膜所不具备的优异的自清洁性和防水性，必将大大扩大聚丙烯薄膜的使用范围。然而，要使超疏水聚丙烯薄膜在实际工农业生产及日常生活中真正使用，超疏水聚丙烯薄膜的制备是关键，也是基础。近年来，发展了大量制备超疏水薄膜的技术，如溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、阳极氧化法、机械拉伸法、等离子体法、化学蚀刻法、静电纺纱法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的材料如表面能极低的氟化硅氧烷，要么需要特殊的加工设备如等离子加工设备或复杂的工艺过程，因而成本较高，难以产业化。因此发明一种简单而且成本低的技术制备超疏水聚丙烯薄膜是非常有必要的。
如中国专利所提供的“一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法”，其授权公告号为CN101531764B，该专利中通过往聚丙烯溶液中添加丙酮的方法制得聚丙烯薄膜，利用丙酮诱导聚丙烯溶液产生微相分离，形成不规则的结构，从而获得超疏水表面，其制得的聚丙烯薄膜的表面为孔状结晶的网络类鸟巢结构，其制备的可控性较差，过程也比较复杂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中所存在的问题，提供一种简单方便、成本较低的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的聚丙烯粒料，将其溶解于溶剂中，形成浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液；
(2)将上述聚丙烯溶液流延于基底上，在相对湿度为75～85%，乙醇蒸汽浓度为5～20%的环境下干燥得到超疏水聚丙烯薄膜。
本发明采用聚丙烯粒料作为原材料，通过溶解到溶剂中形成均匀的溶液，再在相对湿度为75～85%，乙醇蒸汽浓度为5～20%的环境下干燥挥发溶剂，在干燥过程中利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面。另外本发明采用流延方法，可以制备大面积的聚丙烯薄膜。本发明中相对湿度非常重要，在上述相对湿度的条件下可以进一步诱导微相分离形成类似荷叶表面纳米结构，而其它的相对湿度条件下难以获得超疏水表面。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，步骤（1）中溶解时的温度为10～140℃。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，步骤(1)中所述的溶剂为二甲苯、甲苯和苯中的一种或多种的混合。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，步骤(2)中所述的基底为玻璃、陶瓷、金属、硅晶片中的一种。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，步骤(2)中干燥时的温度为80～120℃，干燥时间为2～30小时。
在上述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法中，所制备得到的超疏水聚丙烯薄膜与水的接触角在150°～170°之间。
本发明所制得的超疏水聚丙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0～40℃、相对湿度为20%～90%的环境中放置两年，超疏水性质没有发生变化。
与现有技术相比，本发明的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法工艺流程简单、重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，成本较低，具有很好的工业化应用前景，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1、实施例1获得的超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
图2、超疏水聚丙烯薄膜的微观结构示意图。
图3、实施例2获得的超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
图4、实施例3获得的超疏水聚丙烯薄膜表面与水的接触角测试图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
首先，称取10克聚丙烯粒料于120℃溶解于1000ml二甲苯中，形成浓度为10mg/ml的聚丙烯溶液；然后采用流延法将聚丙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为85%，乙醇蒸汽浓度为20%的环境下于80℃干燥10小时，干燥时利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面，所得薄膜即为超疏水聚丙烯薄膜，该超疏水聚丙烯薄膜的表面呈蜂窝状（如图2所示）。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为155±1.9°（如图1所示）。
实施例2
首先，称取20克聚丙烯粒料于120℃溶解于1000ml甲苯中，形成浓度为20mg/ml的聚丙烯溶液；然后采用流延法将聚丙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为80%，乙醇蒸汽浓度为5%的环境下于100℃干燥15小时，干燥时利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面，所得薄膜即为超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为156±1.6°（如图3所示）。
实施例3
首先，称取50克聚丙烯粒料于120℃溶解于1000ml苯中，形成浓度为50mg/ml的聚丙烯溶液；然后采用流延法将聚丙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为75%，乙醇蒸汽浓度为15%的环境下于120℃干燥15小时，干燥时利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面，所得薄膜即为超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为156±1.8°（如图4所示）。
实施例4
首先，称取35克聚丙烯粒料于130℃溶解于1000ml二甲苯和苯的混合溶剂中，其中二甲苯和苯的体积比为5：5，从而形成浓度为30mg/ml的聚丙烯溶液；然后采用流延法将聚丙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为75%，乙醇蒸汽浓度为10%的环境下于90℃干燥30小时，干燥时利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面，所得薄膜即为超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为151±1.3°。
实施例5
首先，称取40克聚丙烯粒料于160℃溶解于1000ml二甲苯、甲苯和苯中的混合溶剂中，其中三者的体积比为5：3：2，从而形成浓度为40mg/ml的聚丙烯溶液；然后采用流延法将聚丙烯溶液流布在玻璃基底上，在相对湿度为80%，乙醇蒸汽浓度为13%的环境下于120℃干燥50小时，干燥时利用空气中的乙醇蒸汽和水蒸气渗入到聚丙烯溶液表面形成蜂窝状孔,从而获得超疏水表面，所得薄膜即为超疏水聚丙烯薄膜。用OCA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该薄膜与水的接触角为152±1.5°。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)称取一定量的聚丙烯粒料，将其溶解于溶剂中，形成浓度为1～100mg/ml的聚丙烯溶液；
(2)将上述聚丙烯溶液流延于基底上，在相对湿度为75～85%，乙醇蒸汽浓度为5～20%的环境下干燥得到超疏水聚丙烯薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中溶解时的温度为10～140℃。
3.根据权利要求2或3所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的溶剂为二甲苯、甲苯和苯中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求2或3所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的基底为玻璃、陶瓷、金属、硅晶片中的一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中干燥时的温度为80～120℃，干燥时间为2～30小时。
6.根据权利要求2或3所述的一种超疏水聚丙烯薄膜的制备方法，其特征在于，所制备得到的超疏水聚丙烯薄膜与水的接触角在150°～170°之间。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140212 |