[发明专利]一种疏水性星形聚合物多孔膜的制备方法

说明书

本发明涉及多孔材料和疏水材料领域，特别涉及一种疏水性星形聚合物多孔膜的制备方法。先以3‑(氯丙基)三甲氧基硅烷为单体，浓盐酸为催化剂，无水甲醇为溶液，通过溶液聚合合成八氯丙基笼型倍半硅氧烷引发剂。再以八氯丙基笼型倍半硅氧烷，苯乙烯，甲基丙烯酸羟乙酯，2‑2联吡啶，氯化亚铜为原料经原子转移自由基聚合法合成POSS‑b‑PS‑b‑PHEMA嵌段共聚物，以呼吸图案法制成多孔薄膜。再将多孔膜灌注改良硅油，制备疏水性星形聚合物多孔膜。本发明制备方法简易，操作简便，制得的薄膜具有优异的疏水抑菌效果，透明性能得到改性，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及多孔材料和疏水材料领域，特别涉及一种疏水性星形聚合物多孔膜的制备方法。

背景技术

多孔材料可以据其孔径大小分为微孔材料(小于2nm)，介孔材料(2～50nm)，介孔材料(大于50nm)。多孔材料的制备方法包括直接模板法、嵌段共聚自组装和直接合成法。直接模板法是简单常用的方法。选择不同的模板，可以得到不同形状的多孔材料，其制备步骤为将原料渗入或吸附到模板的表面或者模板的间隙中，再将分散的原料原位聚合或凝固，最后除去模板。制备多孔材料的嵌段聚合物可作为孔模板与预聚物进行自组装，再通过刻蚀形成孔隙,或者作为多孔聚合物框架的原料。直接合成法制备的多孔材料受到单体结构、反应类型和反应条件等因素的影响。多孔材料由于具有高孔隙率，大比表面积孔道大小均匀，排列有序，孔径内可调节和生物活性等优点，可应用于吸附和分离介质、催化、生物医学分子识别、能量储存和光电材料等领域。

根据材料表面的拒水能力，该材料可分为亲水性材料和疏水性材料。水和接触角小于90°的材料表面是亲水性材料，大于90°的材料是疏水性材料。降低材料的表面能并构建粗糙的表面结构是疏水材料研究的关键。因此，疏水材料的制备方法包括蚀刻法，气相沉积法，静电纺丝法，溶胶-凝胶法，自组装法，聚合物溶胀法和喷涂法等。由于其独特的优势，疏水材料在流体运输，防污，防雾，防冰，自清洁，油水分离和抗菌等方面得到了广泛的应用。

目前，关于疏水性多孔膜在现有技术中有相关报道，如“CN201710661229.3，一种疏水表面的制备方法”其采用水滴模板法，在嵌段共聚物PS-b-PMMA薄膜表面形成多孔结构，然后降低浸泡在硅油中获得一种疏水表面。其中形成多孔结构的两亲性聚合物一端亲水、一端疏水，即内部亲油、外部亲水；当灌注硅油后，由于亲和作用孔洞会向内收缩，从而将硅油包覆得更加紧密，相比于普通的聚合物锁油能力更强，降低了硅油的流失速度，延长了疏水表面的工作寿命。其中虽然教导了两亲性聚合物更有利于疏水表面的制备，但该方法得到的多孔结构规整性差，孔洞大小严重不均匀，而且得到的疏水薄膜的接触角最佳效果为108.7°，置于空气环境下放置，随着时间的增长，水接触角下降较为明显。如何提高多孔膜的规整度，改善疏水性能，提高疏水表面的稳定性和持久性，还需进一步深入研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种疏水性星形聚合物多孔膜的制备方法，该制备方法工艺简便，反应条件简单。

具体步骤为：

(1)合成八氯丙基笼型倍半硅氧烷引发剂

将3-(氯丙基)三甲氧基硅烷，浓盐酸，无水甲醇混合，在40℃加热条件下以400rpm搅拌反应7天，得到八氯丙基笼型倍半硅氧烷引发剂。

其中3-(氯丙基)三甲氧基硅烷，浓盐酸，无水甲醇的体积比为5：4：100。

(2)合成POSS-b-PS-b–PHEMA星型共聚物

将苯乙烯，八氯丙基笼型倍半硅氧烷，氯化亚铜和2,2’-联吡啶，甲基丙烯酸羟乙酯及溶剂加入Schlenk瓶中，通过原子转移自由基聚合(ATRP)法在无氧无水110℃下反应24h，合成POSS-b-PS-b–PHEMA星型共聚物。

其中八氯丙基笼型倍半硅氧烷，氯化亚铜，2,2’-联吡啶的摩尔比为1：1：3。苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯的摩尔比50-200：5-10。