[发明专利]一种超疏水聚丙烯薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水薄膜材料技术领域，特别涉及超疏水聚丙烯薄膜及其 制备方法。

背景技术

众所周知，材料表面的润湿性取决于材料的表面化学性质和材料的表面形 貌。在光滑表面的接触角最多只能提高到120°，而在自然环境中却存在大量超 疏水的表面(材料表面与水的接触角大于150°，滚动角小于10°)，最典型的就 是荷叶表面自清洁效果。超疏水表面由于具有防水、防雾、自清洁等特点，在基 础研究和工业应用中均具有重要意义，已经引起广泛关注。江雷等在《Angew. Chem.Int.Ed.》(2004，43：4338-4341)上报道了利用电纺技术制备类荷叶状 的超疏水表面，其接触角为160.4±1.2°；金美花等在《Advance Materials》 (2005，17：1977-1981)上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚苯乙烯薄膜， 其接触角为160.4±1.2°；Balamurali Balu在《Langmuir》(2008，24：4785-4790) 利用等离子技术制备出接触角为166.7°±0.9°超疏水纤维素。除了以上方法 外，还有溶胶-凝胶法、氟化涂层法、化学气相沉积法、阳极氧化法、电化学沉 积法、机械拉伸法等。

超疏水表面的实际应用一定要解决两个关键问题：价格要有竞争力，还要具 有足够的界面结合强度。但是目前大部分已经报道的方法，要么采用具有低表面 能的价格昂贵的含氟或硅烷材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺流程， 大大制约了超疏水表面的实际应用。因此，发明一种简单而又易于产业化的技术 制备超疏水表面是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单，无需复杂的化学处理，也不需要昂贵的 设备，成本低，可控性好，易于产业化的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法。

等规聚丙烯是一种价格低廉的通用塑料，其光滑膜的接触角在104°左右， 是一般疏水性的材料。通过本发明的制备方法，不仅可以得到大面积的具有微米 -纳米两种尺度粗糙度的聚合物表面，而且该聚合物材料具有很好的结构稳定性、 力学性能、热稳定性、抗化学腐蚀、抗潮湿、低密度、对环境友好等优良性能。 本发明的方法不但提供了一种制备超疏水表面材料的新方法，同时为拓展通用塑 料的应用领域提供了一种新途径。本发明的方法操作简便、设备简单、可规模化 生产，具有很好的工业应用前景。

一种超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于：薄膜为孔状结晶的网络类鸟巢结构， 网络中心的孔洞的直径是几微米到几十微米，结构的骨架的组成单元为直径3～6 微米结晶的聚丙烯微球和/或短轴为0.5～1.2微米，长轴为1.8～3微米的树叶形状 的聚丙烯微晶。

上述的超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于：微米结晶的聚丙烯微球和树叶形状 的聚丙烯微晶是由纳米级的片晶构筑而成。

上述的超疏水聚丙烯薄膜，其特征在于：薄膜与水滴的接触角在152～174° 之间，水滴在薄膜表面的滚动角小于4°。

本发明的超疏水聚丙烯薄膜的制备方法包括以下步骤：

称取等规聚丙烯颗粒加入到二甲苯中，形成聚丙烯溶液；往聚丙烯溶液中加 入聚丙烯溶液体积20％～60％的丙酮，采用流延法将添加丙酮的聚丙烯溶液流布 在玻璃基底上，在温度为20～70℃下干燥3～12小时，所得白色薄膜即为超疏水 聚丙烯薄膜。

上述制备方法中，称取等规聚丙烯颗粒加入到二甲苯中时，将温度升至 120～140℃，在磁力搅拌下，形成浓度为1～50mg/mL的聚丙烯溶液。

聚丙烯溶液浓度高时，膜的厚度大且更均一；浓度低时，虽然均一性差些， 但膜的粗糙度更大。

上述制备方法中，在制备超疏水聚丙烯薄膜材料之前对玻璃片进行预处理， 方法为：将玻璃片浸入浓硫酸与30wt％双氧水7∶3体积比的溶液中预处理1小 时后取出，用去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预处理好的干净玻璃片。

往聚丙烯溶液中加入丙酮时，聚丙烯溶液的浓度增大时，其添加丙酮的量也 随之增大，并快速搅拌。由于丙酮的挥发速度比二甲苯大，因此，丙酮的加入降 低聚丙烯的结晶时间，得到更小的晶粒。

附图说明

图1实施例1制备的超疏水聚丙烯薄膜照片

图2实施例1制备的超疏水聚丙烯薄膜的SEM照片

图3实施例2制备的超疏水聚丙烯薄膜照片

具体实施方式