CN103144237A - 一种共混改性超疏水表面的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种共混改性超疏水表面的制备方法，具体步骤包括：a、配制共混物，b、混炼，c、压片，d、压膜，e、层叠压膜，f、层间剥离，g、测量超疏水表面的接触角、滚动角。本发明的有益效果是：采用简单共混剥离方法，制备出了耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯、耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物超疏水薄膜，操作简单，成本较低，可与聚合物的压延工艺相结合，大规模、低成本生产各种聚合物超疏水薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种共混改性超疏水表面的制备方法。
背景技术
超疏水表面具有广泛的应用前景，近年来已成为材料研究的热点，已经开发了众多不同的制备原料和工艺方法。通过模型分析，对于表面微观结构与接触角、滞后、浸润状态之间的关系也有了更深入的认识，为制备具有特殊表面浸润性材料提供了一定的理论指导。
但是超疏水表面的实际应用还未能普及，许多问题还亟待解决。
首先，简单经济、环境友好的制备方法有待开发。现有报道的大多数超疏水表面的制备过程中均涉及到用较昂贵的低表面能物质，如含氟或硅烷的化合物来降低表面的表面能，而且许多方法涉及到特定的设备、苛刻的条件和较长的周期，难以用于大面积超疏水表面的制备。
其次，从实际应用角度考虑，现有的超疏水表面的强度和持久性差，使得这种表面在许多场合的应用受到限制。表面的微结构也因机械强度差而易被外力破坏，导致超疏水性的丧失；另外在一些场合或长期使用中表面也可能被油性物质污染，使得疏水性变差。开发具有表面微结构可修复的超疏水表面及实现超双疏水功能(既疏水又疏油)可能是解决实际应用问题的最佳方案。
此外，从理论分析角度考虑，对于表面微结构的几何形貌、尺寸与表面浸润性，尤其是与滞后直接联系的定量研究还有待深入。
最后，超疏水表面的应用领域还有待拓展，尤其是在生物领域中。在超疏水表面上具有生物活性物质如细胞、蛋白等的生长、与表面间的相互作用等都将是值得研究的内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种共混改性超疏水表面的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种共混改性超疏水表面的制备方法，具体步骤如下：
a、配制共混物：将耐冲击性聚苯乙烯和线性低密度聚乙烯按组分比（55～95%）：（5～45%）混合配制成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物，或将耐冲击性聚苯乙烯和聚丙烯按组分比（55～95%）：（5～45%）混合配制成线性低密度聚乙烯/聚丙烯共混物；
b、混炼：用哈克转矩流变仪将a中配制的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物混炼成样品，混炼温度为195～205℃，混炼时间为5～7min，转子转速为55～65r/min；
c、压片：将b中的混炼后的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物样品或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物样品放在开放式炼胶机上进行压片；
d、压膜：调节模具厚度为0.5～1.5mm（说明书），模压温度为195～205℃，将c中压片后形成的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物通过平板硫化机压成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜；
e、层叠压膜：调节模具模压温度为195～205℃，预热时间为2～4min，保压时间为55～65s，压力为2～4MPa，用平板硫化机将耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜层叠模压在一起，或用平板硫化机将耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜层叠模压在一起；
f、层间剥离：用钳子将e中层叠模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜的超疏水表面；或用钳子将e中层叠模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜的超疏水表面；
g、测量超疏水表面的接触角、滚动角：组分比（60～80%）：（20～40%）的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°；组分比（60～80%）：（20～40%）的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°。
本发明的有益效果是：采用简单共混剥离方法，制备出了耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯、耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物超疏水薄膜，操作简单，成本较低，可与聚合物的压延工艺相结合，大规模、低成本生产各种聚合物超疏水薄膜。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是组分比90g:10g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图2是组分比80g:20g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图3是组分比70g:30g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图4是组分比60g:40g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图5是水滴在倾斜的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面滚动的视频截图一；
图6是水滴在倾斜的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面滚动的视频截图二；
图7是组分比90g:10g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图8是组分比80g:20g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图9是组分比70g:30g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图10是组分比60g:40g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；
图11是水滴在倾斜的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面滚动的视频截图一；
图12是水滴在倾斜的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面滚动的视频截图二。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1：
按混合物总量为100g，将耐冲击性聚苯乙烯与线性低密度聚乙烯按90g：10g或80g：20g或70g：30g或60g：40g或50g：50g混合，用LH60哈克转矩流变仪进行混炼，混炼温度为200℃，混炼时间为6min，转子转速为60r/min，将混炼好的样品放在开放式炼胶机上压片，制成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物。用平板硫化机模压耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜，模具厚度为1mm，模压温度为200℃。将耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜用平板硫化机层叠压膜，模压温度为200℃，预热时间3min，保压时间60s，压力为3MPa。将模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜用钳子剥离，获得带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯超疏水表面，对耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜进行电镜扫描和接触角、滚动角测量。
组分比为90g：10g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面表面纤维状结构较少且稀疏，接触角为149°，如图1示。
组分比为80g：20g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为150.6°，如图2示。
组分比为70g：30g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为152°，如图3示。
组分比为60g：40g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为155°，如图4示。
组分比为50g：50g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜两相间结合紧密，无法揭开，不能形成疏水结构。
综上可见，当加入线性低密度聚乙烯含量为10g时，接触角为149°，耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯表面未达到超疏水；当加入线性低密度聚乙烯含量在20g～40g时，随着线性低密度聚乙烯含量的增加，表面纤维状结构逐渐密集并开始变大，表面有许多倒刺，起支撑作用，接触角﹥150°，有较好的超疏水性；当加入线性低密度聚乙烯含量增加到50g时，两相间结合紧密，几乎无法揭开，不能形成疏水结构。
将组分比为80g：20g或70g：30g或60g：40g的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜倾斜7°，用摄相机拍摄水滴在薄膜表面滚落的过程，如图5、图6示，只要倾斜很小的角度水滴就会从表面滚落，耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯超疏水薄膜呈现的滚动角﹤10°，薄膜具有很好的超疏水性能。
实施例2：
按混合物总量为100g，将耐冲击性聚苯乙烯与聚丙烯按90g：10g或80g：20g或70g：30g或60g：40g或50g：50g混合，用LH60哈克转矩流变仪进行混炼，混炼温度为200℃，混炼时间为6min，转子转速为60r/min，将混炼好的样品放在开放式炼胶机上压片，制成耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物。用平板硫化机模压耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物成耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜，模具厚度为1mm，模压温度为200℃。将耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜用平板硫化机层叠压膜，模压温度为200℃，预热时间3min，保压时间60s，压力为3MPa。将模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜用钳子剥离，获得带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯超疏水表面，对耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜进行电镜扫描和接触角、滚动角测量。
组分比为90g：10g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面表面纤维状结构较少且稀疏，接触角为145°，如图7示。
组分比为80g：20g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为150.6°，如图8示。
组分比为70g：30g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为152°，如图9示。
组分比为60g：40g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为152°，如图10示。
组分比为50g：50g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜两相间结合紧密，无法揭开，不能形成疏水结构。
综上可见，当加入聚丙烯含量为10g时，接触角为145°，耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯表面未达到超疏水；当加入聚丙烯含量在20g～40g时，随着聚丙烯含量的增加，表面纤维状结构逐渐密集并开始变大，表面有许多倒刺，起支撑作用，接触角﹥150°，有较好的超疏水性；当加入聚丙烯含量增加到50g时，两相间结合紧密，几乎无法揭开，不能形成疏水结构。
将组分比为80g：20g或70g：30g或60g：40g的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物薄膜倾斜7°，用摄相机拍摄水滴在薄膜表面滚落的过程，如图11、图12示，只要倾斜很小的角度水滴就会从表面滚落，耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯超疏水薄膜呈现滚动角﹤10°，薄膜具有很好的超疏水性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种共混改性超疏水表面的制备方法，其特征是：具体步骤如下：
a、配制共混物：将耐冲击性聚苯乙烯和线性低密度聚乙烯按组分比（55～95%）：（5～45%）混合配制成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物，或将耐冲击性聚苯乙烯和聚丙烯按组分比（55～95%）：（5～45%）混合配制成耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物；
b、混炼：用哈克转矩流变仪将a中配制的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物混炼成样品，混炼温度为195～205℃，混炼时间为5～7min，转子转速为55～65r/min；
c、压片：将b中的混炼后的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物样品或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物样品放在开放式炼胶机上进行压片；
d、压膜：调节模具厚度为0.5～1.5mm（说明书），模压温度为195～205℃，将c中压片后形成的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯共混物或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯共混物通过平板硫化机压成耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜或耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜；
e、层叠压膜：调节模具模压温度为195～205℃，预热时间为2～4min，保压时间为55～65s，压力为2～4MPa，用平板硫化机将耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜层叠模压在一起，或用平板硫化机将耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜层叠模压在一起；
f、层间剥离：用钳子将e中层叠模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜与线性低密度聚乙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯薄膜的超疏水表面；或用钳子将e中层叠模压在一起的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜与聚丙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯薄膜的超疏水表面；
g、测量超疏水表面的接触角、滚动角：组分比（60～80%）：（20～40%）的耐冲击性聚苯乙烯/线性低密度聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°；组分比（60～80%）：（20～40%）的耐冲击性聚苯乙烯/聚丙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°。
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