[发明专利]一种不对称纳米TiO2

说明书

本发明属于高分子功能材料领域，具体涉及一种不对称纳米TiOsubgt;2/subgt;粒子填充仿生超滑表面及其制备方法和应用，以环糊精和顺丁烯二酸酐酯化所得的功能化环糊精衍生物与乙酸乙烯酯、苯乙烯发生共聚反应，制备具有两亲性的环糊精共聚物，溶于含TiClsubgt;4/subgt;质量浓度0.1％～1％的二硫化碳中制备铸膜液，然后浇注到玻璃片上获得纳米TiOsubgt;2/subgt;粒子填充多孔基材，其静态接触角可达到143°，提高了30°左右。而制备的仿生超滑表面具有优异的抗冻性能以及防生物细菌粘附性能。与具有一定抗菌粘附的亲水性玻璃片相比，其抗细菌粘附性能提高了83.3％。

技术领域

本发明属于高分子功能材料领域，具体涉及一种不对称纳米TiO₂粒子填充仿生超滑表面及其制备方法和应用。

背景技术

微粒在光学、控制缓释、生物医学等领域的广泛应用而备受关注。而这些应用取决于微粒的化学特性与物理特性，例如润湿性、尺寸和形状等，这对于它们的自组装也很重要。其中，特定不对称结构胶体颗粒体系在利用各向异性创建复杂结构方面很有优势，同时其独特的光子特性在其他领域也具有广阔应用前景。

仿生超滑表面的制备离不开基材构建与润滑脂注入，基材的构建是至关重要的，通常仿生超滑表面的基材都是粗糙表面以便达到较好注油率与保油效果。其中，多孔粗糙表面在模板材料、超疏水表面、分离膜、传感材料、生物材料、光电材料等领域都有较好应用前景。在SLIPS领域，多孔材料具有较高注油率以及较好锁油效果引起了科研人员关注。在众多制备方法中，水滴模板法是一种相对成本低廉，无污染，操作简便以及可大面积制作多孔粗糙膜的方法。早在1911年就已经使用水滴模板方法制备出高度有序六边形孔阵列膜，被称为蜂窝图案膜。直到1994年该技术才由Francois和其同事做出了开创性工作，才开始有相关的研究报道。

普遍认为，水滴模板法的过程是当含低沸点溶剂的聚合物溶液在潮湿密闭环境内，溶剂挥发导致溶液界面温度降低，当水蒸气接触该界面时，会遇冷而凝结成水滴，随着溶剂进一步挥发，在毛细作用和Marangoni对流的协同作用下，水滴逐渐生长，形成均匀的蜂窝多孔结构。所以溶剂、铸膜液浓度、空气湿度以及聚合物组成和结构等参数都会影响多孔膜的微观形貌。由于制备过程影响因素的多样化，使水滴模板法至今没能实现工业化应用。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种TiCl₄辅助水滴模板法制备不对称纳米TiO₂粒子填充仿生超滑表面的制备方法和应用。

基于水滴模板法的过程，使用TiCl₄以改进水滴模板法。TiCl₄会主动吸附空气中的水蒸气，然后进行一系列反应得到TiO₂、H₂O、HCl三种产物。H₂O为水滴模板法制备的材料提供了多孔结构，HCl会直接挥发吸热进一步使空气中水滴在表面凝结，TiO₂颗粒可以用于填充疏水材料形成不对称体系填充多孔膜，同时生成的纳米TiO₂粒子与聚合物之间具有相互作用起到类似交联点的作用，且本身具有一定疏水性能与抗菌性能。因此制备的材料疏水性能、耐热性能以及抑菌性能等。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种不对称纳米TiO₂粒子填充仿生超滑表面的制备方法，包括如下步骤：

(1)功能化环糊精衍生物的制备

将环糊精与顺丁烯二酸酐在研钵中混合研磨成粉末，在无水条件下发生酯化反应，得到部分酯化CD衍生物，也即所述功能化环糊精衍生物；

(2)共聚物的制备

取功能化环糊精衍生物、偶氮二异丁腈、醋酸乙烯酯、苯乙烯、四氢呋喃加入三口烧瓶中，在恒温磁力搅拌下冷凝回流反应，反应结束后，用沉淀剂沉淀出共聚物，过滤，烘干得到共聚物；