CN109628974A - 一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：采用三电极恒伏安法，以经抛光处理后的钛片电极为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极，控制工作电极与对电极相对距离为5cm，控制电化学用高分子溶液的pH为4.5～5.0，往电化学电解池装置倒入电化学用高分子溶液，施加电压，电沉积处理0.5～5min，冲洗、烘干，得高分子薄膜；所述电化学用高分子溶液选自浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液或浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液。本发明采用电化学沉积高分子薄膜，设备简单，简化了制备过程，通过控制通电参数，一步到位制备出膜结构均匀、致密、膜厚度可调的高分子薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种高分子薄膜。
背景技术
随着科学技术的高速发展以及高分子材料本身具有的优势，高分子薄膜越来越受到广泛的关注，特别是在医学、食品、化工等领域，如壳聚糖具有良好的生物相容性，生物可降解性及无毒副作用，其薄膜可用于医用缝合线、创面敷料以及组织工程多孔支架中；如聚乙二醇具有良好的水溶性，无毒、无刺激性，并与许多无机、有机物有良好的相溶性，使得聚乙二醇基聚合物常被作为药物载体、创伤敷料和组织修复材料等应用于医药领域。
而传统的高分子薄膜制备方法，或通过添加交联剂、粘接剂、引发剂等，利用紫外光照、热旋涂、静电纺丝等方法制得；或通过物理方法，如拉伸/提拉-浸泡凝固浴、静电力吸附成膜等制得。但这些方法或多或少有着添加剂的残余或设备、工艺较为复杂的缺陷，又或存在薄膜厚度难以控制的缺陷。如专利申请号为CN201510583672.4的专利申请公开了一种淀粉/壳聚糖复合薄膜的吹塑成型制备方法及专利申请号为CN201610921722.X的专利申请公开了壳聚糖薄膜的制备方法及壳聚糖薄膜，两者均使用了添加剂，且无法避免添加剂的残余的问题，同时，两项专利申请仍然存在制备工艺较复杂的问题。
目前，电化学沉积工艺在国内已较为成熟，且设备较为简单，能一步到位制备所需薄膜，且可以通过控制通电参数(如电压、电流、通电时间等)控制薄膜厚度，但国内将其应用于高分子薄膜制备方面的研究并不多。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种高分子薄膜的制备方法，其使得该高分子薄膜的厚度可调。
本发明所采取的技术方案是：一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：采用三电极恒伏安法，以经抛光处理后的钛片电极为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极，控制工作电极与对电极相对距离为5cm，控制电化学用高分子溶液的pH为4.5～5.0，往电化学电解池装置倒入电化学用高分子溶液，施加电压，电沉积处理0.5～5min，纯水冲洗、烘干，得高分子薄膜；
所述电化学用高分子溶液选自浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液或浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液。
作为上述方案的进一步改进，当电化学用高分子溶液为浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液时，所述电压为1～3V。具体地，通过控制电压参数和通电时间，可使壳聚糖薄膜厚度达到纳米级。
作为上述方案的进一步改进，当电化学用高分子溶液为浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液时，所述电压为-1.5～-1V。具体地，通过控制电压参数和通电时间，可使聚乙二醇薄膜厚度达到纳米级。
作为上述方案的进一步改进，浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液中还添加有浓度为0.3～0.5％的氯化镁。具体地，溶液中的Mg2+可促进聚乙二醇膜较均匀地沉积在钛片上。
作为上述方案的进一步改进，所述浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液的制备方法为将壳聚糖溶于体积分数为0.6～1％的醋酸溶液中，搅拌2h。
作为上述方案的进一步改进，所述浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液的制备方法为在1000ml水中加入聚乙二醇颗粒、2.5ml的浓度为0.1mol/L的稀盐酸和6.5ml的无水乙醇，搅拌均匀。具体地，添加稀盐酸和无水乙醇可以增强溶液中的离子浓度，促进薄膜的沉积。
作为上述方案的进一步改进，所述经抛光处理为用标号依次为80、150、220和1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨，随后用纯水和无水乙醇依次进行超声清洗，清洗时间为1～5min。具体地，抛光处理是为了去除钛片电极表面的天然氧化物层，可使钛片电极的导电性增强。
本发明的有益效果是：本发明采用电化学沉积高分子薄膜，设备简单，简化了制备过程，通过控制通电参数，一步到位制备出膜结构均匀、致密、膜厚度可调的高分子薄膜。
附图说明
图1是本发明实施例1高分子薄膜的电镜扫描图；
图2是本发明实施例3高分子薄膜的电镜扫描图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：
1)打磨抛光：依次用标号为80、150、220、1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨抛光。随后用纯化水和无水乙醇依次进行超声清洗5min，干燥。
2)配制电化学用高分子溶液：将壳聚糖溶于体积分数为0.6％的醋酸溶液中，搅拌2h以使壳聚糖彻底溶解，配制成浓度为0.5％壳聚糖溶液，将pH调至5.0，过滤，随后进行冷藏降温至0℃，备用；
3)电化学沉积：采用三电极恒伏安法，以经抛光过的钛片电极作为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl(饱和KCl)电极为参比电极，倒入200ml步骤2所得电化学用高分子溶液，给装置加1.0V电压，电沉积0.5min后，纯水冲洗、烘干，得厚度为纳米级的实施例1高分子薄膜，其电镜扫描图如图1所示。
实施例2
一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：
1)打磨抛光：依次用标号为80、150、220、1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨抛光。随后用纯化水和无水乙醇依次进行超声清洗3min，干燥。
2)配制电化学用高分子溶液：将壳聚糖溶于体积分数为1％的醋酸溶液中，搅拌2h以使壳聚糖彻底溶解，配制成浓度为0.8％壳聚糖溶液，将pH调至4.5，过滤，随后进行冷藏降温至0℃，备用；
3)电化学沉积：采用三电极恒伏安法，以经抛光过的钛片电极作为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl(饱和KCl)电极为参比电极，倒入200ml步骤2所得电化学用高分子溶液，给装置加3.0V电压，电沉积5min后，纯水冲洗、烘干，得实施例2高分子薄膜。
实施例3
一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：
1)打磨抛光：依次用标号为80、150、220、1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨抛光。随后用纯化水和无水乙醇依次进行超声清洗4min，干燥。
2)配制电化学用高分子溶液：将聚乙二醇颗粒在搅拌状态下溶于去离子水中，配制成浓度为0.3％的聚乙二醇溶液，搅拌时间为1h，随后按5g/L加入氯化镁晶体，待其完全溶解后，滴加入0.1mol/L稀盐酸和无水乙醇，用量为每1000ml溶液加入2.5ml稀盐酸和6.5ml无水乙醇，搅拌1h后进行冷藏降温至0℃，备用；
3)电化学沉积：采用三电极恒伏安法，以经抛光过的钛片电极作为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl(饱和KCl)电极为参比电极，倒入200ml步骤2所得电化学用高分子溶液，给装置加-1.0V电压，电沉积3min后，纯水冲洗、烘干，得实施例3高分子薄膜，其电镜扫描图如图2所示。
实施例4
一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其包括如下工艺步骤：
1)打磨抛光：依次用标号为80、150、220、1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨抛光。随后用纯化水和无水乙醇依次进行超声清洗5min，干燥。
2)配制电化学用高分子溶液：将聚乙二醇颗粒在搅拌状态下溶于去离子水中，配制成浓度为0.5％的聚乙二醇溶液，搅拌时间为1h，随后按5g/L加入氯化镁晶体，待其完全溶解后，滴加入0.1mol/L稀盐酸和无水乙醇，用量为每1000ml溶液加入2.5ml稀盐酸和6.5ml无水乙醇，搅拌1h后进行冷藏降温至0℃，备用；
3)电化学沉积：采用三电极恒伏安法，以经抛光过的钛片电极作为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl(饱和KCl)电极为参比电极，倒入200ml步骤2所得电化学用高分子溶液，给装置加-1.5V电压，电沉积1min后，纯水冲洗、烘干，得厚度为纳米级的实施例4高分子薄膜。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
Claims (7)
1.一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：采用三电极恒伏安法，以经抛光处理后的钛片电极为工作电极，以铂电极为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极，控制工作电极与对电极相对距离为5cm，控制电化学用高分子溶液的pH为4.5～5.0，往电化学电解池装置倒入电化学用高分子溶液，施加电压，电沉积处理0.5～5min，纯水冲洗、烘干，得高分子薄膜；
所述电化学用高分子溶液选自浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液或浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：当电化学用高分子溶液为浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液时，所述电压为1～3V。
3.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：当电化学用高分子溶液为浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液时，所述电压为-1.5～-1V。
4.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液中还添加有浓度为0.3～0.5％的氯化镁。
5.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：所述浓度为0.5～0.8％的壳聚糖溶液的制备方法为将壳聚糖溶于体积分数为0.6～1％的醋酸溶液中，搅拌2h。
6.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：所述浓度为0.3～0.5％的聚乙二醇水溶液的制备方法为在1000ml水中加入聚乙二醇颗粒、2.5ml的浓度为0.1mol/L的稀盐酸和6.5ml的无水乙醇，搅拌均匀。
7.根据权利要求1所述的一种可调膜厚度的高分子薄膜的制备方法，其特征在于：所述经抛光处理为用标号依次为80、150、220和1200的磨砂纸对钛片电极进行打磨，随后用纯水和无水乙醇依次进行超声清洗，清洗时间为1～5min。
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