CN103937017A - 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法 - Google Patents

一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103937017A
CN103937017A CN201410153853.9A CN201410153853A CN103937017A CN 103937017 A CN103937017 A CN 103937017A CN 201410153853 A CN201410153853 A CN 201410153853A CN 103937017 A CN103937017 A CN 103937017A
Authority
CN
China
Prior art keywords
end group
film
preparation
make
aperture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410153853.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103937017B (zh
Inventor
万灵书
朱凉伟
徐志康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201410153853.9A priority Critical patent/CN103937017B/zh
Publication of CN103937017A publication Critical patent/CN103937017A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103937017B publication Critical patent/CN103937017B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法。选择合适的溶剂，配置浓度为6mg/mL~14mg/mL的聚合物溶液；将聚合物溶液涂覆在基底表面，放置于相对湿度为60%~90%的常温大气环境中，静置30秒~4分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米孔结构的蜂窝状膜，孔径范围为10纳米~100纳米；所述的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯；所述的基底为硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。本发明方法仅仅通过采用双端基功能化的线形聚苯乙烯，即可采用呼吸图法制得具有表层纳米孔结构的蜂窝状膜，这是迄今为止用呼吸图法制备得到的最小的孔。

Description

一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法
技术领域
本发明涉及材料化学领域，具体涉及一种表层孔径小于一百纳米的纳米孔蜂窝状膜的制备方法。
背景技术
水滴模板法是一种可以简单有效地制备蜂窝状多孔薄膜的新技术，在分离膜、光学材料、模板材料、生物材料等领域具有重要的应用前景。显然，蜂窝状膜的膜孔大小对它的性能及其应用具有重要的影响。一般地，1微米以上的孔称之为微米孔，小于1微米但大于100纳米的孔称之为亚微米孔，小于100纳米的孔才可以称之为纳米孔。水滴模板法制得的蜂窝状膜的孔径往往在微米或亚微米级别，例如发明专利CN201310070914所公开的方法制备得到的蜂窝状膜的孔径均处于微米级。在现有条件下，通过调控成膜条件和聚合物结构等参数，也只能得到微米或亚微米级别孔径的蜂窝状膜（参见：Prog. Polym. Sci., 2014, 39, 510-554）。然而，由于孔径与蜂窝状膜的应用息息相关，人们对调控蜂窝状膜的孔径依然非常感兴趣。通过改变星形聚合物的臂数、臂长及端基亲疏水性，能够显著改变蜂窝膜的规整性、孔径及膜孔结构，但孔径均在400纳米以上（参见：Adv. Funct. Mater., 2008, 18, 3706-3714）。通过调控线形聚苯乙烯的端基亲水性，可以制得孔径约200纳米的蜂窝状膜（参见：J. Phys. Chem. B, 2014, 118, 845-854）。根据目前公开报道的成膜材料和成膜工艺等信息，采用水滴模板法直接制备100纳米以下孔径的蜂窝状膜仍然存在难以克服的困难。
 
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法。
纳米孔蜂窝状膜的制备方法是：选择合适的溶剂，配置浓度为6 mg/mL ~ 14 mg/mL的聚合物溶液；将聚合物溶液涂覆在基底表面，放置于相对湿度为60%~90%的常温大气环境中，静置30秒~4分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米孔结构的蜂窝状膜，孔径范围为10纳米~100纳米；所述的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯；所述的基底为硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
所述的聚合物为双端基聚苯乙烯，即B-PSn-A，见结构式I，
。
所述的双端基聚苯乙烯中的B端基是疏水性的，为含4~21个氟原子的直链烷基的任一种，分别见结构式I中B1~B18端基，A端基是亲水性的，包括乙醇胺端基、二甘醇胺端基或二乙醇胺端基，分别见结构式I中A1、A2、A3端基。
所述的双端基聚苯乙烯的聚合度为30~100。
本发明最突出的优点是仅仅通过采用特定的双端基功能化的聚苯乙烯，即可采用水滴模板法简便快捷地制备出高度规整有序的纳米孔蜂窝状膜，在分离膜、模板材料等领域具有应用价值。
附图说明
图1为实施例1中制得的纳米孔蜂窝状膜的上表面的扫描电子显微镜图像；
图2为实施例1中制得的纳米孔蜂窝状膜的断面的扫描电子显微镜图像。
 
具体实施方式
纳米孔蜂窝状膜的制备方法是：选择合适的溶剂，配置浓度为6 mg/mL ~ 14 mg/mL的聚合物溶液；将聚合物溶液涂覆在基底表面，放置于相对湿度为60%~90%的常温大气环境中，静置30秒~4分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米孔结构的蜂窝状膜，孔径范围为10纳米~100纳米；所述的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯；所述的基底为硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
所述的聚合物为双端基聚苯乙烯，即B-PSn-A，见结构式I，
。
所述的双端基聚苯乙烯中的B端基是疏水性的，为含4~21个氟原子的直链烷基的任一种，分别见结构式I中B1~B18端基，A端基是亲水性的，包括乙醇胺端基、二甘醇胺端基或二乙醇胺端基，分别见结构式I中A1、A2、A3端基。
所述的双端基聚苯乙烯的聚合度为30~100。
通过以下实施例对本发明做更详细的描述，但所述实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
以八氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B5-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为8 mg/mL的均一溶液，涂覆于聚酯薄膜表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为45纳米。
实施例2
以八氟端基/乙醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B5-PS50-A1）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为14 mg/mL的均一溶液，涂覆于聚酯薄膜表面，放置于相对湿度为90%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为75纳米。
实施例3
以二十一氟端基/二乙醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B18-PS50-A3）为成膜聚合物，溶解于氯仿制得浓度为6 mg/mL的均一溶液，涂覆于硅片表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置4分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为25纳米。
实施例4
以二十氟端基/乙醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为30，B17-PS30-A1）为成膜聚合物，溶解于二氯甲烷制得浓度为12 mg/mL的均一溶液，涂覆于聚酰亚胺薄膜表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置30秒，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为55纳米。
实施例5
以十九氟端基/乙醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B16-PS50-A1）为成膜聚合物，溶解于甲苯制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为60%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为30纳米。
实施例6
以十八氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B15-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于金片表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为10纳米。
实施例7
以十七氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B14-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为14 mg/mL的均一溶液，涂覆于金片表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为20纳米。
实施例8
以十六氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B13-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于银片表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为45纳米。
实施例9
以十五氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B12-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为12 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为35纳米。
实施例10
以十四氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B11-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为80%的常温大气环境中，静置1分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为50纳米。
实施例11
以十三氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为100，B10-PS100-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为8 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为40纳米。
实施例12
以十二氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B9-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为15纳米。
实施例13
以十一氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B8-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为65纳米。
实施例14
以十氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B7-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为25纳米。
实施例15
以九氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B6-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为40纳米。
实施例16
以七氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B4-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为50纳米。
实施例17
以六氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B3-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为6 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为100纳米。
实施例18
以五氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B2-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为35纳米。
实施例19
以四氟端基/二甘醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B1-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为8 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为55纳米。
实施例20
以十八氟端基/乙醇胺端基聚苯乙烯（聚合度为50，B15-PS50-A2）为成膜聚合物，溶解于二硫化碳制得浓度为10 mg/mL的均一溶液，涂覆于玻璃表面，放置于相对湿度为85%的常温大气环境中，静置2分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米级孔径的蜂窝状膜，孔径约为40纳米。

Claims (4)

1.一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法，其特征在于：选择合适的溶剂，配置浓度为6 mg/mL ~ 14 mg/mL的聚合物溶液；将聚合物溶液涂覆在基底表面，放置于相对湿度为60%~90%的常温大气环境中，静置30秒~4分钟，待溶剂挥发完全后即制得具有纳米孔结构的蜂窝状膜，孔径范围为10纳米~100纳米；所述的溶剂为二硫化碳、氯仿、二氯甲烷或甲苯；所述的基底为硅片、玻璃、金片、银片、聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚合物为双端基聚苯乙烯，即B-PSn-A，见结构式I，
。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的双端基聚苯乙烯中的B端基是疏水性的，为含4~21个氟原子的直链烷基的任一种，分别见结构式I中B1~B18端基，A端基是亲水性的，包括乙醇胺端基、二甘醇胺端基或二乙醇胺端基，分别见结构式I中A1、A2、A3端基。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的双端基聚苯乙烯的聚合度为30~100。
CN201410153853.9A 2014-04-17 2014-04-17 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法 Active CN103937017B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410153853.9A CN103937017B (zh) 2014-04-17 2014-04-17 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410153853.9A CN103937017B (zh) 2014-04-17 2014-04-17 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103937017A true CN103937017A (zh) 2014-07-23
CN103937017B CN103937017B (zh) 2016-06-29

Family

ID=51184912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410153853.9A Active CN103937017B (zh) 2014-04-17 2014-04-17 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103937017B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104327298A (zh) * 2014-11-29 2015-02-04 冀明 一种基于呼吸图制备纳米蜂窝状膜的方法
CN104861791A (zh) * 2015-05-27 2015-08-26 浙江大学 一种蜂窝结构透明涂层的制备方法
CN105482139A (zh) * 2016-01-18 2016-04-13 浙江工业大学 一种具有均匀孔径的聚苯乙烯多孔薄膜材料的制备方法
CN105820371A (zh) * 2016-06-02 2016-08-03 厦门大学 一种反应性气氛制备纳米多孔材料的方法
WO2018082024A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-11 The University Of Hong Kong Omniphobic porous membrane and methods for preparing the same
CN109593219A (zh) * 2018-12-14 2019-04-09 上海大学 一种纳米尺寸可控的多孔聚合物薄膜及其制备方法
CN112500604A (zh) * 2020-10-29 2021-03-16 西安交通大学 一种微纳米尺度的蜂窝状图案膜的制备方法
CN115976851A (zh) * 2023-01-05 2023-04-18 东华大学 一种具有高蒸发性能的复合光热织物及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIANG-WEI ZHU ET.AL.: "Polystyrenes with Hydrophilic End Groups:Synthesis,Characterization,and Effects on the Self-Assembly of Breath Figure Arrays", 《PHYSICAL CHEMISTRY》 *
LIANG-WEI ZHU ET.AL.: "Synthesis of polystyrene with cyclic,ionized and neutralized end groups and the self-assemblies templated by breath figures", 《ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104327298A (zh) * 2014-11-29 2015-02-04 冀明 一种基于呼吸图制备纳米蜂窝状膜的方法
CN104327298B (zh) * 2014-11-29 2017-03-29 青岛市第三人民医院 一种基于呼吸图制备纳米蜂窝状膜的方法
CN104861791A (zh) * 2015-05-27 2015-08-26 浙江大学 一种蜂窝结构透明涂层的制备方法
CN105482139A (zh) * 2016-01-18 2016-04-13 浙江工业大学 一种具有均匀孔径的聚苯乙烯多孔薄膜材料的制备方法
CN105820371A (zh) * 2016-06-02 2016-08-03 厦门大学 一种反应性气氛制备纳米多孔材料的方法
CN105820371B (zh) * 2016-06-02 2018-09-04 厦门大学 一种反应性气氛制备纳米多孔材料的方法
WO2018082024A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-11 The University Of Hong Kong Omniphobic porous membrane and methods for preparing the same
CN110022967A (zh) * 2016-11-04 2019-07-16 香港大学 全疏性多孔膜及其制造方法
CN109593219A (zh) * 2018-12-14 2019-04-09 上海大学 一种纳米尺寸可控的多孔聚合物薄膜及其制备方法
CN112500604A (zh) * 2020-10-29 2021-03-16 西安交通大学 一种微纳米尺度的蜂窝状图案膜的制备方法
CN115976851A (zh) * 2023-01-05 2023-04-18 东华大学 一种具有高蒸发性能的复合光热织物及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103937017B (zh) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103937017A (zh) 一种纳米孔蜂窝状膜的制备方法
Heng et al. Bioinspired design of honeycomb structure interfaces with controllable water adhesion
Li et al. Honeycomb-patterned hybrid films and their template applications via a tunable amphiphilic block polymer/inorganic precursor system
Ma et al. Patterned carbon nanotubes with adjustable array: A functional breath figure approach
Cui et al. Ordered porous polymer films via phase separation in humidity environment
JP5355847B2 (ja) 自己組織化構造体の製造方法
Yabu et al. Mesoscale pincushions, microrings, and microdots prepared by heating and peeling of self-organized honeycomb-patterned films deposited on a solid substrate
Chen et al. Controlled Growth of Patterned Conducting Polymer Microsuckers on Superhydrophobic Micropillar‐Structured Templates
CN105860120B (zh) 一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法
KR101174391B1 (ko) 서브마이크로 허니컴 구조의 제조방법
Yu et al. Breath figure fabrication of honeycomb films with small molecules through hydrogen bond mediated self-assembly
Bui et al. Highly ordered and robust honeycomb films with tunable pore sizes fabricated via UV crosslinking after applying improved phase separation
WO2016094384A2 (en) Nanoelement assembly at a polar-nonpolar solvent interface
EP1885779B1 (en) Method for producing self-assembled construction
Watanabe et al. Particulate pattern formation and its morphology control by convective self-assembly
CN105384952A (zh) 一种利用机械剪切力对嵌段共聚物自组装取向的调控方法
Qu et al. Bio-inspired antimicrobial surfaces fabricated by glancing angle deposition
US10457012B2 (en) Method for fabricating columnar or lamellar structures of organic molecules aligned into large-area single domain
JP5041534B2 (ja) ハニカム状多孔質体の製造方法。
CN105218852A (zh) 一种自组装ps-cooh微球功能复合膜的制备方法
Chung et al. Self-assembled perpendicular growth of organic nanoneedles via simple vapor-phase deposition: one-step fabrication of a superhydrophobic surface
Ming-Shuai et al. Research progress of breath figure method in device application
Cheng et al. Large-scale and low-cost preparation of ordered honeycomb-patterned film by solvent evaporation-induced phase separation method
Kang et al. Fabrication of ordered honeycomb structures and microspheres using polystyrene-block-poly (tert-butyl acrylate) star polymers
Song et al. Assembly of one-dimensional polymer nanostructure arrays by photolithographic approaches

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant