CN1858089A - 一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 - Google Patents
一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1858089A CN1858089A CN 200610027414 CN200610027414A CN1858089A CN 1858089 A CN1858089 A CN 1858089A CN 200610027414 CN200610027414 CN 200610027414 CN 200610027414 A CN200610027414 A CN 200610027414A CN 1858089 A CN1858089 A CN 1858089A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- kapton
- polyimide film
- mercaptan
- hydrophobic
- silver
- 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
Links
Images
Landscapes
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明公开了一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法。将聚酰亚胺薄膜先进行表面修饰制得表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜，然后经热处理得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜，再经过分子自组装修饰后得到疏水性聚酰亚胺薄膜。由于采用了在银纳米颗粒上自组装硫醇的方法，使聚酰亚胺薄膜表面的接触角由80°增大到125°以上，并且通过改变热处理表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜的温度可以控制表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜的表面粗糙度，进而可以调节聚酰亚胺薄膜表面的接触角在125°～168°的范围内变化。本法操作简便、易于控制、所需设备简单、能够大规模生产，可用于防水防污、无损输送、微流体等流域。
Description
技术领域：本发明涉及一种高分子材料表面处理的方法，特别是一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法。
背景技术：润湿性是固体表面的重要性质之一，通常用液体在固体表面上的接触角来表征。疏水性一般是指表面与水的接触角大于90°。所谓超疏水是指与水的接触角大于150°。接触角的大小与固体表面自由能和表面几何结构两个因素有关。单纯通过降低表面自由能的方法，如表面修饰氟碳链或硅烷链，仅能使接触角增大到120°。要达到更高的接触角，则需通过构建表面几何结构。早在1936年，Wenzel就提出了描述接触角与表面粗糙度之间定量关系的理论公式：cosθ′＝rcosθ，式中θ′为粗糙表面的接触角；θ为Young方程定义的光滑且均匀的相同材料表面的接触角；r为粗糙度，定义为实际的固/液界面接触面积与表观固/液界面接触面积之比。由Wenzel公式可以得出，对于疏水性表面，粗糙度越大，接触角越大。Wenzel假设液体能够完全润湿粗糙表面上的凹槽。到1944年，Cassie和Baxter提出了描述液体在粗糙表面上与固体和空气复合接触时的接触角方程：cosθ′＝fcosθ+(1-f)cos180°＝fcosθ+f-1，式中f为液体所润湿的固体表面所占的比例，1-f则为液体与空气的接触面积所占比例；液体与空气接触角为180°。他们认为液体有时并不能完全润湿粗糙表面上的凹槽，而会在凹槽中残留有空气，形成固体和空气共同组成的复合界面，从而使粗糙表面的接触角大幅度增大。判断一个表面的疏水效果时，还应考虑水滴是否容易从表面滚落。对于Wenzel润湿，粗糙度越大，滚落角越大。当粗糙度达到一定值后，润湿状态从Wenzel润湿变为Cassie-Baxter润湿，滚落角急剧减小，水滴极易从表面滚落。
近年来，超疏水表面由于在防水防污、无损输送、微流体等流域具有广泛的应用，引起了人们的普遍重视。如江雷等在Angew.Chem.Int.Ed.等杂志以及中国专利CN 1397668A上报道采用模板挤压法制备了具有超疏水性表面的聚合物纳米纤维；徐坚等在Macromol.Rapid Commun.杂志及中国专利CN 1611305A中报道利用相分离成膜技术制备了超疏水高分子涂层。众所周知，聚酰亚胺是一种高性能的聚合物材料，有良好的绝缘性和密封性，且还具有其他的突出性能如热稳定性高、机械性能好、介电常数低等。
发明内容：本发明的目的在于提供一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，而且还能调节聚酰亚胺薄膜表面疏水性的大小。
本发明的一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法如下：
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入0.5～2M的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，浸泡温度为20～80℃，浸泡时间为1～50分钟，聚酰亚胺薄膜表面生成酰亚胺盐，取出用去离子水清洗，然后再浸入1～15g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为20～80℃，浸泡时间为5～120分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在200～400℃热处理30～240分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜浸入含长链硫醇的有机溶剂溶液中自组装1～72小时，其中长链硫醇在有机溶剂中的浓度为1～10mM；或者将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜预先用真空镀膜机溅射一层小于10nm厚度的金膜，再浸入含长链硫醇的有机溶剂溶液中自组装1～24小时，其中长链硫醇在有机溶剂中的浓度为1～10mM；然后用有机溶剂冲洗，得到一种疏水性聚酰亚胺薄膜。
本发明使用的聚酰亚胺为分子结构中含有酰亚胺环的聚合物。
本发明使用的长链烷基硫醇为C8-C22的长链烷基硫醇，其中为十二烷基硫醇或十八烷基硫醇。
本发明使用的有机溶剂为无水乙醇、甲苯、四氢呋喃、二甲基甲酰胺或C6-C16的烷烃。
本发明的疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，当热处理温度为200～320℃时，表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜的表面为分布较均匀的球形颗粒，直径约为40nm，薄膜与水的接触角为125°～150°；当热处理温度为320～400℃时，表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜的表面为球形颗粒堆积成的多孔结构，球形颗粒直径为50～100nm，孔径为50～500nm，薄膜与水的接触角为150°～168°，水滴在薄膜表面的滚落角小于1～30°；由于将影响疏水性的两个因素固体表面自由能和表面几何结构结合起来，在银纳米颗粒上自组装硫醇，使聚酰亚胺薄膜表面的接触角由80°增大到125°以上，并且通过改变热处理表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜的温度可以控制表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜的表面粗糙度，进而可以调节聚酰亚胺薄膜表面的接触角在125°～168°的范围内变化。
本发明的疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，得到的疏水性聚酰亚胺薄膜的疏水性质经过长达两个月的放置不会消失，且经过一小时的紫外光照和温度小于200℃的热处理对其疏水性质均无影响，其疏水性质稳定，而且该制备方法操作简便、易于控制、所需设备简单、能够大规模生产，可用于防水防污、无损输送、微流体等流域。
附图说明
图1是实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜的扫描电子显微镜照片。
图2是水滴在实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片。
图3是水滴在实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上滚落的光学放大照片。
图4是水滴在实施例2得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片。
图5是水滴在实施例3得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片。
图6是水滴在实施例4得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片。
图7是将实施例4得到的疏水性聚酰亚胺薄膜在大气中放置两个月后水滴在其上的光学放大照片。
具体的实施方式：以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入1M的氢氧化钾溶液中，浸泡温度为45℃，浸泡时间为8分钟，取出用去离子水清洗，然后再浸入6g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为25℃，浸泡时间为60分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在360℃热处理120分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜用真空镀膜机预先溅射一层小于10nm厚度的金膜，然后浸入含十二硫醇的乙醇溶液中自组装24小时，其中十二硫醇在乙醇中的浓度为10mM，然后用乙醇冲洗，得到一种疏水性聚酰亚胺薄膜；图1是实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜的扫描电子显微镜照片，从图中可以看到，表面为球形颗粒堆积成的多孔结构，球形颗粒直径为50～100nm，孔径为50～500nm；图2是水滴在实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片，说明得到的疏水性聚酰亚胺薄膜与水的接触角为162°；图3是水滴在实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上滚落的光学放大照片，其中图3a、b、c、d分别是水滴滚落时每间隔120毫秒所拍的照片，说明水滴在实施例1得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的滚落角为7°。
实施例2
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入1.5M的氢氧化钠溶液中，浸泡温度为40℃，浸泡时间为20分钟，取出用去离子水清洗，然后再浸入2g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为35℃，浸泡时间为100分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在200℃热处理60分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜浸入含十八硫醇的甲苯溶液中自组装12小时，其中十八硫醇在甲苯中的浓度为5mM，然后用甲苯冲洗，得到一种疏水性聚酰亚胺薄膜；图4是水滴在实施例2得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片，说明得到的疏水性聚酰亚胺薄膜与水的接触角为128°。
实施例3
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入1M的氢氧化钾溶液中，浸泡温度为50℃，浸泡时间为5分钟，取出用去离子水清洗，然后再浸入4g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为20℃，浸泡时间为120分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在320℃热处理120分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜浸入含十八硫醇的正己烷溶液中自组装12小时，其中十八硫醇在正己烷中的浓度为2mM，然后用正己烷冲洗，得到一种疏水性的聚酰亚胺薄膜；图5是水滴在实施例3得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片，说明得到的疏水性聚酰亚胺薄膜与水的接触角为145°。将得到的疏水性聚酰亚胺薄膜紫外光照1小时或者在200℃下热处理1小时，接触角仍为145°。
实施例4
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入1M的氢氧化钾溶液中，浸泡温度为45℃，浸泡时间为8分钟，取出用去离子水清洗，然后再浸入4g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为30℃，浸泡时间为60分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在340℃热处理120分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜用真空镀膜机预先溅射一层小于10nm厚度的金膜，然后浸入含十二硫醇的乙醇溶液中自组装12小时，其中十二硫醇在乙醇中的浓度为10mM，然后用乙醇冲洗，得到一种疏水性的聚酰亚胺薄膜；图6是水滴在实施例4得到的疏水性聚酰亚胺薄膜表面上的光学放大照片，说明得到的疏水性聚酰亚胺薄膜与水的接触角为152°；图7是将实施例4得到的疏水性聚酰亚胺薄膜在大气中放置两个月后水滴在其上的光学放大照片，测量得接触角为150°，说明得到的疏水性聚酰亚胺薄膜疏水性质稳定。
Claims (4)
1.一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于其制备方法如下：
(1)将聚酰亚胺薄膜浸入0.5～2M的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中，浸泡温度为20～80℃，浸泡时间为1～50分钟，聚酰亚胺薄膜表面生成酰亚胺盐，取出用去离子水清洗，然后再浸入1～15g/L的硝酸银溶液中，浸泡温度为20～80℃，浸泡时间为5～120分钟，取出用去离子水清洗，从而得到表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜；
(2)将表面束缚银离子的聚酰亚胺薄膜置于电热炉中，在200～400℃热处理30～240分钟，得到表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜；
(3)将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜浸入含长链硫醇的有机溶剂溶液中自组装1～72小时，其中长链硫醇在有机溶剂中的浓度为1～10mM；或者将表面包覆银纳米颗粒的聚酰亚胺薄膜预先用真空镀膜机溅射一层小于10nm厚度的金膜，再浸入含长链硫醇的有机溶剂溶液中自组装1～24小时，其中长链硫醇在有机溶剂中的浓度为1～10mM；然后用有机溶剂冲洗，得到一种疏水性聚酰亚胺薄膜。
2.根据权利要求1所述的疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征是聚酰亚胺为分子结构中含有酰亚胺环的聚合物。
3.根据权利要求1所述的疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征是硫醇为C8-C22的长链烷基硫醇，其中为十二烷基硫醇或十八烷基硫醇。
4.根据权利要求1所述的疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征是有机溶剂为无水乙醇、甲苯、四氢呋喃、二甲基甲酰胺或C6-C16的烷烃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100274149A CN100348650C (zh) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | 一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006100274149A CN100348650C (zh) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | 一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1858089A true CN1858089A (zh) | 2006-11-08 |
| CN100348650C CN100348650C (zh) | 2007-11-14 |
Family
ID=37297048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006100274149A Expired - Fee Related CN100348650C (zh) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | 一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100348650C (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173998A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用于油水分离的超疏水织布的制备方法 |
| CN105344252A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-02-24 | 华中科技大学 | 一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN105771699A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-20 | 华中科技大学 | 一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN106750292A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 杭州福斯特光伏材料股份有限公司 | 一种用于印刷电子的聚酰亚胺 |
| CN106905556A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 北京奥托米特电子有限公司 | 疏水性聚酰亚胺膜的制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002068512A1 (fr) * | 2001-02-27 | 2002-09-06 | Kaneka Corporation | Film de polyimide et son procede de production |
| CN1156617C (zh) * | 2001-07-18 | 2004-07-07 | 中国科学院化学研究所 | 具有超疏水性表面的聚合物纳米纤维束及其制法 |
| CN1421490A (zh) * | 2002-12-19 | 2003-06-04 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 聚酰亚胺薄膜的制备方法 |
| CN1272114C (zh) * | 2003-10-28 | 2006-08-30 | 中国科学院化学研究所 | 用非结晶性高分子制备超疏水高分子涂层的方法 |
| JP2006034042A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Yaskawa Electric Corp | 真空用熱硬化性樹脂組成物およびその製造方法 |
-
2006
- 2006-06-08 CN CNB2006100274149A patent/CN100348650C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173998A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用于油水分离的超疏水织布的制备方法 |
| CN103173998B (zh) * | 2011-12-23 | 2016-01-13 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 用于油水分离的超疏水织布的制备方法 |
| CN105344252A (zh) * | 2015-10-27 | 2016-02-24 | 华中科技大学 | 一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN105344252B (zh) * | 2015-10-27 | 2018-07-03 | 华中科技大学 | 一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN106905556A (zh) * | 2015-12-22 | 2017-06-30 | 北京奥托米特电子有限公司 | 疏水性聚酰亚胺膜的制备方法 |
| CN106905556B (zh) * | 2015-12-22 | 2019-09-13 | 北京奥润联创微电子科技开发有限公司 | 疏水性聚酰亚胺膜的制备方法 |
| CN105771699A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-07-20 | 华中科技大学 | 一种提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN105771699B (zh) * | 2016-03-30 | 2018-11-02 | 华中科技大学 | 接枝两性离子提高聚酰亚胺膜抗污染性能的方法及产品 |
| CN106750292A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 杭州福斯特光伏材料股份有限公司 | 一种用于印刷电子的聚酰亚胺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100348650C (zh) | 2007-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tadanaga et al. | Formation of superhydrophobic alumina coating films with high transparency on polymer substrates by the sol-gel method | |
| Wang et al. | Titanium dioxide nanoparticles-coated aramid fiber showing enhanced interfacial strength and UV resistance properties | |
| Zhang et al. | Fabrication of a highly stable superhydrophobic surface with dual-scale structure and its antifrosting properties | |
| CN102492339B (zh) | 一种天线罩材料的高透波超疏水防潮涂层的制备方法 | |
| CN102345127B (zh) | 一种超疏水铝箔的表面处理方法 | |
| Li et al. | Fast preparation of mechanically stable superhydrophobic surface by UV cross-linking of coating onto oxygen-inhibited layer of substrate | |
| CN1858089A (zh) | 一种疏水性聚酰亚胺薄膜的制备方法 | |
| WO2022021815A1 (zh) | 一种嵌入式耐高温透明导电薄膜、其制备方法及应用 | |
| Xi et al. | A facile strategy to form three-dimensional network structure for mechanically robust superhydrophobic nanocoatings with enhanced transmittance | |
| WO2018214449A1 (zh) | 一种循环大占空比脉冲放电制备多功能性纳米防护涂层的方法 | |
| Shao et al. | Construction of a superhydrophobic wood surface coating by layer-by-layer assembly: Self-adhesive properties of polydopamine | |
| WO2018214450A1 (zh) | 一种周期交替放电制备多功能性纳米防护涂层的方法 | |
| CN102167837B (zh) | 一种离子聚合物-金属机敏电驱动复合材料的制备方法 | |
| CN100582160C (zh) | 一种有机无机纳米球壳结构复合材料的制备方法 | |
| WO2018214446A1 (zh) | 一种小功率连续放电制备多功能性纳米防护涂层的方法 | |
| CN112111188A (zh) | 一种超疏水表面复合膜的制备及其在金属腐蚀防护中的应用 | |
| CN111875991B (zh) | 一种聚（2-氨基噻唑）改性石墨烯的制备方法及环氧复合涂料 | |
| CN108625160B (zh) | 一种毛细效应协助的非共价组装的涂层及其制备方法 | |
| CN101891144A (zh) | 具有纳米尺度图案的二氧化钛薄膜及其制备方法 | |
| CN1621434A (zh) | 超疏水的多孔聚氯乙烯膜及其制备方法 | |
| Tian et al. | Mussel-inspired fabrication of an environment-friendly and self-adhesive superhydrophobic polydopamine coating with excellent mechanical durability, anti-icing and self-cleaning performances | |
| CN103212528B (zh) | 一种金属钛表面超疏水薄膜的制备方法 | |
| Wu et al. | Photothermal superhydrophobic cotton fabric based on silver nanoparticles cross-linked by polydopamine and polyethylenimide | |
| Zhang et al. | Preparation and characterization of a mussel-inspired and programmable PDA@ MXene/PNIPAM hydrogel actuator with ultrafast temperature and NIR responsiveness | |
| CN112047646A (zh) | 一种石墨烯包覆玻璃纤维的制备方法 |
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 | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071114 Termination date: 20110608 |