利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制物體表面的形貌可以提高物體表面的潤(rùn)濕特性，超疏 水表面逐漸進(jìn)入人們的視野。超疏水表面是指靜態(tài)接觸角大于等于150°的表面，荷葉表面 和玫瑰花表面為自然界中常見(jiàn)的超疏水表面。荷葉表面具有微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)，具體為： 荷葉表面分布著直徑幾到十幾微米大小的表面突起，突起之間布滿了直徑約為200納米的 微小顆粒。荷葉效應(yīng)是經(jīng)典的具有小的接觸角滯后的超疏水表面，屬于低粘性的超疏水表 面，當(dāng)水滴落在上面時(shí)能夠自由的滾動(dòng)，同時(shí)帶走表面的灰塵，具有自清潔功能。玫瑰花表 面的微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)具體為：玫瑰花表面周期性排列大小約為十幾微米的，微乳突上 布滿了納米折痕。玫瑰花效應(yīng)是具有較大接觸角滯后的超疏水表面，屬于高粘性的超疏水 表面，當(dāng)水滴落在上面時(shí)不能自由滾動(dòng)，甚至將表面上下顛倒水滴也不會(huì)落下，利用玫瑰花 效應(yīng)可用于微流體器件和液滴的定向轉(zhuǎn)移。
[0003] 目前制備超疏水表面的方法具體包括溶膠_凝膠法、模板法、印刷法、化學(xué)沉積 法、自組裝法、濕法化學(xué)法、等離子體處理法等，主要分為兩類：一是用低表面能物質(zhì)修飾具 有一定粗糙結(jié)構(gòu)的表面；二是直接在物質(zhì)表面構(gòu)造具有特殊微米-納米二階結(jié)構(gòu)的形貌。 然而，第一種制備方法需要低表面能物質(zhì)或納米顆粒修飾，成本昂貴，并不適合用來(lái)大面積 制備超疏水表面，第一種制備方法過(guò)程復(fù)雜、條件苛刻，需要大量的人力、物力和時(shí)間。除此 之外，用來(lái)制備超疏水表面的材料多為非生物降解的石油基的聚合物，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)巨大 的壓力。同時(shí)現(xiàn)已投入市場(chǎng)的超疏水材料也存在表面微細(xì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、易老化、易磨損、易 污染、使用壽命短等缺點(diǎn)。
[0004] 中國(guó)專利CN102179188A公布了一種聚偏氟乙烯疏水膜的超疏水化改性方法，在 使用非溶劑輔助的同時(shí)，還需要在一定濕度的空氣中進(jìn)行蒸氣誘導(dǎo)形成凝膠狀的初生膜 態(tài)，且制備過(guò)程經(jīng)歷了膜液熟化、刮膜、蒸氣誘導(dǎo)凝膠成膜、水凝膠脫膜、干燥，制備條件要 求嚴(yán)苛，過(guò)程復(fù)雜。
[0005] 因此，開(kāi)發(fā)出一種過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和、對(duì)環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)的超疏水薄膜的 制備方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種過(guò)程簡(jiǎn)單、條件溫和的利用相分離法制備聚乳酸超疏 水薄膜的方法。
[0007] 基于上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜 的方法，步驟為： (1)制備預(yù)涂覆液：將不良溶劑和良溶劑混合均勻制備混合溶劑，將聚乳酸溶解在混 合溶劑中制成預(yù)涂覆液； ⑵制備涂覆液：在預(yù)涂覆液中再次加入不良溶劑，攪拌均勾，制得涂覆液； (3)涂片、干燥：將涂覆液涂到載體上，干燥，即可得到聚乳酸超疏水薄膜。
[0008] 優(yōu)選地，所述的良溶劑為氯仿或二氯甲烷。
[0009] 優(yōu)選地，所述不良溶劑為無(wú)水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一種或幾種。
[0010] 優(yōu)選地，步驟（1)制備混合溶劑時(shí)，不良溶劑與良溶劑的體積比為 (0? 11~0? 15) :1〇
[0011] 優(yōu)選地，所述預(yù)涂覆液中，聚乳酸與良溶劑的比例為45~51mg:lmL。
[0012] 優(yōu)選地，步驟（2)制備涂覆液時(shí)，不良溶劑再次添加量與預(yù)涂覆液的體積比為 (0? 4~1) :1〇
[0013] 進(jìn)一步地，所述干燥過(guò)程為：將涂覆后的載體在室溫下預(yù)干燥12h~ 18h，然后將 載體置于40~50°C下干燥48h~ 72h。
[0014] 進(jìn)一步地，所述預(yù)干燥條件為：于通風(fēng)櫥下干燥、于自然條件下干燥或于留有一定 縫隙的覆蓋物下面干燥 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法具有以下 優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明采用生物可降解的聚乳酸作為原料，具有良好的環(huán)境友好性；（2)本發(fā)明 利用非溶劑輔助法一步式地制備出了具有微米-納米二階階層結(jié)構(gòu)的超疏水表面，制備方 法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成膜過(guò)程無(wú)需熟化和蒸氣誘導(dǎo)，減少了凝膠過(guò)程，進(jìn)而減少了反應(yīng) 時(shí)間，工作效率高；（3)在制備超疏水薄膜過(guò)程中不需要添加無(wú)機(jī)納米顆?；蛘叩捅砻婺?物質(zhì)，制作成本低廉；（4)本方法采用的易揮發(fā)性溶劑容易通過(guò)揮發(fā)性有機(jī)化合物收集系 統(tǒng)進(jìn)行回收再利用。
[0015] 采用本發(fā)明提供的利用相分離法制備聚乳酸超疏水薄膜的方法，制備出的超疏水 薄膜表面形貌為微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)，其對(duì)水的接觸角大于150°，最高可達(dá)158. 25°。同 時(shí)，采用本方法制備的超疏水薄膜具有較長(zhǎng)的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為樣品1表面的掃描電鏡照片圖； 圖2為樣品2表面的掃描電鏡照片圖； 圖3為樣品3表面的掃描電鏡照片圖； 圖4為樣品4表面的掃描電鏡照片圖； 圖5為樣品5表面的掃描電鏡照片圖； 圖6為樣品6表面的掃描電鏡照片圖； 圖7為樣品7表面的掃描電鏡照片圖； 圖8為樣品8表面的掃描電鏡照片圖； 圖9為樣品9表面的掃描電鏡照片圖； 圖10為樣品10表面的掃描電鏡照片圖； 圖11為樣品11表面的掃描電鏡照片圖； 圖12為樣品12表面的掃描電鏡照片圖； 圖13為樣品13表面的掃描電鏡照片圖； 圖14為樣品14表面的掃描電鏡照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 實(shí)施例 1~14 利用相分離法制備實(shí)施例1~14的聚乳酸超疏水薄膜，制備過(guò)程中各物質(zhì)的種類及添 加量見(jiàn)表1，其具體步驟為： (1) 將體積為V1的不良溶劑無(wú)水乙醇加入到體積為V2的的良溶劑二氯甲烷中，攪拌， 將2. 34g聚乳酸加入上述混合溶劑中，攪拌，使聚乳酸充分溶解得預(yù)涂覆液； (2) 將體積為^的的不良溶劑無(wú)水乙醇加入到50mL上述預(yù)涂覆液中，攪拌，得涂覆溶 液； (3) 將2. 5mL的涂覆溶液均勻地涂到載體上，于留有一定縫隙的覆蓋物下面預(yù)干燥12 h~18h，然后將載體放入45±5°C的烘箱中干燥48h~72h，即在載體上形成一層聚乳酸超 疏水薄膜。
[0019] 所使用的載體要求表面平整光滑，例如可采用載玻片、硅片、表面光滑的金屬板 等。
[0020] 實(shí)施例1~14制備的聚乳酸超疏水薄膜分別記作樣品1、樣品2、……、樣品13、樣 品14,樣品1~14的薄膜的表面的掃描電鏡照片圖見(jiàn)圖1~14。
[0021]
備注：表1中，再次加入的不良溶劑的體積是指向50mL預(yù)涂覆液中再次加入的不良溶 劑的體積。
[0022] 樣品分析 對(duì)樣品1~14的進(jìn)行掃描電鏡觀察，其結(jié)果見(jiàn)圖1~14所示，可以得到樣品1~14的微觀 形貌，并測(cè)定各樣品的接觸角，具體為： 從圖1可以看出，樣品1的薄膜表面的微米-納米分級(jí)結(jié)構(gòu)為：直徑幾微米規(guī)則微球周 圍布滿了納米級(jí)別的小球，微球表面布滿了極淺的納米折痕；經(jīng)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量可得薄 膜表面接觸角為148.5°，該接觸角接近150°。