[发明专利]一种温度敏感的有序多孔薄膜的构建

说明书

【技术领域】：本发明涉及智能型高分子材料制备技术，具体为一种合成聚苯乙烯(PS)与聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)的嵌段共聚物，嵌段共聚物经过旋涂或者浸涂后经过高温退火，然后再在聚N-异丙基丙烯酰胺选择性溶剂中溶胀，干燥后在硅片、膜等材料表面构建出一种具有温度敏感的有序多孔薄膜。属于功能高分子技术领域。

【背景技术】：有序多孔材料是20世纪90年代迅速兴起的新型纳米结构材料，它一诞生就得到国际物理学、化学与材料学界的高度重视，并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。有序多孔材料目前虽未获得大规模的工业化应用，但它具有孔道大小均匀、排列有序，孔径在一定范围内可连续调节等特性，使其在分离、吸附、催化、生物医学等方面有着巨大的应用潜力。近年来，利用嵌段共聚物(Blockcopolymers，BCPs)制备纳米有序多孔材料逐渐成为热点。嵌段共聚物是用共价键连接起来的化学性质不相同的两种或者几种均聚物。如果两种均聚物之间热力学不相容，也会像共混高聚物一样发生分相，然而，由于两种均聚物之间是通过共价键相连，因此，两种均聚物的相分离只能在微观的尺度范围内发生相分离，生成尺度为10-100nm的分相区域。当把嵌段共聚物放在其中一种聚合物的良溶剂中，嵌段共聚物就会自组装生成胶束、薄膜或者其他的低维材料。正是这种自组装过程，使精巧孔结构的生成成为可能。最近，国际上的几个研究组开始尝试使用嵌段共聚物制备单分散孔径的聚合物膜。但所用材料多为聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶(PS-b-PVP)，具有温度敏感的纳米薄膜材料尚未见到报道。PNIPAAm是一种业内熟知的温度敏感材料，如若利用含有PNIPAAm的嵌段共聚物制备有序薄膜，所得薄膜不但结构规整，而且在温度变化时，膜表面还能显示出亲疏水的变化，在多孔材料分离、吸附应用等方面表现出智能行为，必将推动多孔材料的应用进程。

【发明内容】：本发明拟解决的技术问题是一种具有温度敏感性能的有序多孔薄膜材料的制备方法。

本发明将选择具有温度敏感的PNIPAAm嵌段共聚物，利用高温退火和嵌段共聚物选择性溶剂溶胀，制备一种具有温度敏感性的有序多孔薄膜材料。

本发明的温敏性有序多孔薄膜制备方法包括如下步骤：

制备嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm温敏性有序多孔薄膜。将PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制成质量分数为2-5％的溶液，经过搅拌溶解，静置后，通过旋涂或者涂覆在干净的硅片、膜等传统材料表面，然后放入120-170℃真空烘箱进行热退火，一定时间后缓慢降温，将高温退火处理后的样品在室温下干燥，放置于异丙醇或者乙醇中进行溶胀12-72h。溶胀后，室温干燥后得到温敏性有序多孔薄膜。

【有益效果】：本发明利用高温退火，选择性溶剂溶胀制备温度敏感的PS-b-PNIPAAm多孔薄膜，该薄膜表面多孔，且孔分散单一，具有温度敏感性，在温度变化时，薄膜表面能进行纳米级别的响应，且响应过程完全一致，与传统的温敏性有序多孔薄膜相比，该方法形成的表面在响应速度和响应精度方面有很大优势。

【具体实施方案】：

下面结合实施例进一步叙述本发明：

以下给出本发明的具体实施例，但本发明不受具体实施例的限制。

实施例1：

制备嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm温敏性有序多孔薄膜。将PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制质量分数为2％的稀溶液，搅拌溶解24h，静置后旋涂在干净硅片表面，转速2000r/min，时间30s，旋涂后放入150℃真空干燥箱中保持24h进行高温退火，然后以5℃/10min的降温速率来缓慢降温至室温。将退火处理后的硅片在室温下干燥12h，干燥后置于异丙醇中溶胀24h。溶胀后，室温干燥24h得到温敏性有序多孔薄膜。

实施例2：

制备嵌段共聚物PS-b-PNIPAAm温敏性有序多孔薄膜。将PS-b-PNIPAAm溶解在THF中配制质量分数为2％的稀溶液，搅拌溶解24h，静置后用玻璃棒涂覆在干净的PVDF膜表面，放置于140℃真空干燥箱中保持24h进行高温退火，然后以5℃/10min的降温速率来缓慢降温至室温。将退火处理后的样品在室温下干燥12h，干燥后置于乙醇中溶胀24h。溶胀后，室温干燥24h得到温敏性有序多孔薄膜。

实施例3：