[发明专利]一种亚微米级无基底支撑高分子薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜制备领域，尤其涉及一种亚微米级无基底支撑高分子薄膜的制备方法。

背景技术

薄膜材料在催化、能源(如电池隔膜)、光学(如增透膜和高反膜)、环境(如污水过滤)、生物医药(如透析)等领域具有广泛的应用空间。目前薄膜制备技术大致可以分为五类：浸泡法，旋涂法，喷洒法，电/磁场沉积法，和微流体组装法。

浸泡法是将一个平面基底沉浸到所需成膜的材料的溶液中，一定时间后取出并洗掉未沉积上的残余物，然后再次浸泡到溶液中沉积。如此往复，同时可以选择每次沉积使用不同的溶液，最终就可以得到一定厚度或不同物质交替堆叠的薄膜。

旋涂法是通过离心的作用将所需材料的溶液均匀在平面基底上铺张开来，然后干燥成膜的一种方法。旋涂法能够有效地提高制备薄膜的速度，同时能够保证非常高的均匀性。

喷洒法是通过雾化高聚物溶液，然后再将其喷洒到基底上的一种薄膜制备方法。喷洒法对基底的要求较低，方法简单而且适应于大规模生产。

电/磁场沉积法是通过施加电场或磁场的方法在溶液中往电极上沉积相关材料或沉积磁性粒子。这种方法制备的薄膜厚度可以很好地根据电/磁场强度和沉积时间来确定。

微流体组装法是通过预先构筑一个微通道，然后使用压力或真空的方法将聚合物溶液填充到通道中组装形成薄膜的一种方法。流体组装法相比其他方法并不简单，但是具有较好的局部可控性。这几种方法都能够制备出厚度低至几十纳米的薄膜，并且具有较好的调整区间。

综上，通过浸泡法能够较好地制备出特定厚度的薄膜，但是仍然存在一定的问题。一，在制备的过程中，为确保成膜性，成膜材料与基底要有较好的结合性能，这导致在后期薄膜难以从基底上剥离下来，尤其是薄膜厚度低至几微米甚至亚微米级的时候。即使薄膜从基底上勉强剥离下来，其完整性和相关性能可能已经受到损坏。二，在基底上沉积得到的薄膜，其使用范围仍然受到基底材料的限制。三，后期去除基底需要复杂的工艺步骤和较高的成本代价，大大延长了生产周期。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种操作简便的亚微米级无基底支撑高分子薄膜的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种亚微米级无基底支撑高分子薄膜的制备方法，通过将框架置于高分子溶液内然后取出晾干，最终在框架上形成高分子薄膜。本发明的上述框架是包括一个环形的中空区域的架体。其形状可以规则，也可以不规则。通过试验发现，本发明的方法与框架所使用的材质关系不大，各种材质的框架都可以成膜，比如金属的、橡胶的等等。本发明的方法基本在室温下就可以进行。

进一步的是：所述高分子溶液为蚕丝蛋白溶液。

进一步的是：以醋酸正丁酯挥发速率为1.0，所述高分子溶液所用溶剂的相对挥发速率小于等于0.5，所述高分子溶液的表面张力小于等于50mN/m。

进一步的是：所述框架具有至少一个封闭环形回路。如果将架体上制备多个封闭环形回路，每个回路中都可以制备一个薄膜，这样通过一个架体就可以一次制备多个薄膜。从而可有效提高生产效率。

进一步的是：框架上形成的高分子薄膜为第一高分子薄膜，将框架上形成的第一高分子薄膜随同框架一起再置于另一种高分子溶液中然后取出晾干，最终在第一高分子薄膜的两个表面形成第二高分子薄膜。通过上述方法，可以制备多层薄膜。上述方法中要保证第一层高分子薄膜不会在另一种高分子溶液中发生溶解或坍塌，这样便可按照上述方法制备出多层薄膜。

本发明的有益效果是：本发明把一个特定形状的框架至于高分子溶液中，提出后在框架上形成一个高分子液膜，待干燥后形成一个高分子薄膜。这种方法形成的薄膜没有基底支撑，可以直接从框架上取下来，经测量发现这种方法制备的薄膜厚度在亚微米级别，其尺度范围与其他方法具有较好的可比性。同时，该方法简单快速，完全避免了薄膜与基底的接触时基底去除对薄膜的损伤，成品率高，这都是其他方法所不具备的，具有较大的优势和竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例中的制备示意图。

图2是本发明实施例提供的使用圆形框架得到的蚕丝蛋白薄膜的光学照片以及表明其厚度的截面扫描电子显微镜(SEM)照片。

图3是本发明实施例提供的用不规则框架制备的蚕丝蛋白薄膜及薄膜从框架分离下来的照片。

图4是本发明实施例提供的明胶薄膜的光学照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。