一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法

摘要

本发明涉及一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法，具体步骤包括：a、配制共混物，b、混炼，c、压片，d、压膜，e、层叠压膜，f、层间剥离，g、测量超疏水表面的接触角、滚动角。本发明的有益效果是：采用简单层间剥离方法，制备出了聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯/聚乙烯共混物超疏水薄膜，操作简单，成本较低，可与聚合物的压延工艺相结合，大规模、低成本生产各种聚合物超疏水薄膜。

权利要求

1.一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法，其特征是：具体步骤如下：a、配制共混物：将聚丙烯和聚乙烯按质量比(75～97％)：(3～25％)混合配制成聚丙烯/聚乙烯共混物；

b、混炼：用哈克转矩流变仪将a中配制的聚丙烯/聚乙烯共混物混炼成样品，混炼温度为150～200℃，混炼时间为5～7min；

c、压片：将b中的混炼后的聚丙烯/聚乙烯共混物样品放在开放式炼胶机上进行压片；

d、压膜：调节模具厚度为0.5～1.5mm，模压温度为180～200℃，将c中压片后形成的聚丙烯/聚乙烯共混物通过平板硫化机压成聚丙烯/聚乙烯薄膜；

e、层叠压膜：调节模具模压温度为195～205℃，预热时间为1～5min，保压时间为

55～65s，压力为4～6MPa，用平板硫化机将聚乙烯薄膜与聚丙烯薄膜层叠模压在一起，或用平板硫化机将聚乙烯薄膜与聚丙烯/聚乙烯薄膜层叠模压在一起；

f、层间剥离：用钳子将e中层叠模压在一起的聚乙烯薄膜与聚丙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜的超疏水表面；或用钳子将e中层叠模压在一起的聚乙烯薄膜与聚丙烯/聚乙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的聚丙烯/聚乙烯薄膜的超疏水表面；

g、测量超疏水表面的接触角、滚动角：聚丙烯和聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°；质量比(85～95％)：(5～15％)的聚丙烯/聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°。

说明书

一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法。

背景技术

[0002] 液体对固体的表面浸润是一个重要的界面现象，它不仅影响着自然界中动、植物的生命活动，也与人们日常生活及工农业生产有着密切的联系。固体表面的浸润性通常以水滴在表面的接触角来衡量，接触角小于90°的表面称为亲水表面，大于90°的表面称为疏水表面，而将与水的接触角大于150°的表面称之为超疏水表面（Superhydrophobic surface)。如今超疏水表面引起了世界范围内极大的关注，现已成为仿生纳米材料技术中的热点之一。它在工农业生产和人们的日常生活中都有着极其广阔的应用前景。例如，将其应用在高降雪地区的室外天线上，可以防止积雪以保证信号畅通；用于石油管道中，可以防止石油对管道壁黏附；作为汽车、飞机、航空器等的挡风玻璃，不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染，还能够使其在高湿度环境或雨天保持干燥；用于水中运输工具或水下核潜艇上，可以减少水的阻力，提高行驶速度；用于微流体装置中，可以实现对流体的低阻力、无漏损传送；也可用它来修饰纺织品，做防水和防污的服装等。固体表面的浸润性是由固体表面的化学组成和微观几何结构所共同决定的。制备超疏水表面可以从两个方面入手：一方面是使材料表面具有微细的粗糙结构；另一方面是以低表面能的物质修饰材料表面。仅通过在光滑表面上修饰低表面能物质，最多可使接触角增加到约120°。因此，构造合适的表面粗糙结构是制备超疏水表面的关键。目前，制备超疏水固体表面粗糙结构的方法有很多报道：刻蚀法、电纺丝法、LBL层层自组装技术、相分离法、溶胶-凝胶法、模板法等。然而，现有的这些方法还存在着各自不同的缺点和局限性，他们或是所用的原料特殊，或是操作过程难以控制，或是加工设备昂贵，或是需要用到大量的有机溶剂等，从而限制了它们的发展。在大面积制备聚合物超疏水膜技术方面，相分离法是一种比较简单、且可实现大面积制备的方法，但其制备过程需要涉及到有毒有机溶剂，不宜于工业化应用；模板法是为数不多的能大面积制备超疏水表面的方法，但现在用的模板有经荷叶翻模制得的软模板，也有金属模板或丝织物模板，不易多次重复使用，面积上也与大规模制备要求差距甚远。因此，开发一种较简单、经济、环保且可大面积制备的方法来实现聚合物超疏水表面的工业化已成为当前制备超疏水表面技术中最重要的目标之一。

[0003] Kryszewski将聚丙烯与聚乙烯层叠起来，制成层叠试样，研究发现界面上发生聚合物大分子链段之间的相互扩散，使得聚丙烯与聚乙烯界面形成凹凸交叉层，为复合膜层间剥离制备超疏水提供技术启示。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法，具体步骤如下：

[0006] 1.一种复合膜层间剥离制备超疏水表面的方法，其特征是：具体步骤如下：

[0007] a、配制共混物：将聚丙烯和聚乙烯按组分比（75～97%）：（3～25%）混合配制成聚丙烯/聚乙烯共混物，；

[0008] b、混炼：用哈克转矩流变仪将a中配制的聚丙烯/聚乙烯共混物混炼成样品，混炼温度为150～200℃，混炼时间为5～7min；

[0009] c、压片：将b中的混炼后的聚丙烯/聚乙烯共混物样品放在开放式炼胶机上进行压片；

[0010] d、压膜：调节模具厚度为0.5～1.5mm，模压温度为180～200℃，将c中压片后形成的聚丙烯/聚乙烯共混物通过平板硫化机压成聚丙烯/聚乙烯薄膜；

[0011] e、层叠压膜：调节模具模压温度为195～205℃，预热时间为1～5min，保压时间为55～65s，压力为4～6MPa，用平板硫化机将聚乙烯薄膜与聚丙烯薄膜层叠模压在一起，或用平板硫化机将聚乙烯薄膜与聚丙烯/聚乙烯薄膜层叠模压在一起；

[0012] f、层间剥离：用钳子将e中层叠模压在一起的聚乙烯薄膜与聚丙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜的超疏水表面；或用钳子将e中层叠模压在一起的聚乙烯薄膜与聚丙烯/聚乙烯薄膜进行剥离，得到带有纤维状结构的聚丙烯/聚乙烯薄膜的超疏水表面；

[0013] g、测量超疏水表面的接触角、滚动角：聚丙烯和聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°；组分比（85～95%）：（5～15%）的聚丙烯/聚乙烯超疏水表面的接触角﹥150°，其滚动角﹤10°。

[0014] 本发明的有益效果是：采用简单层间剥离方法，制备出了聚丙烯、聚乙烯以及聚丙烯/聚乙烯共混物超疏水薄膜，操作简单，成本较低，可与聚合物的压延工艺相结合，大规模、低成本生产各种聚合物超疏水薄膜。

附图说明

[0015] 下面结合附图对本发明进一步说明。

[0016] 图1是聚丙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；

[0017] 图2是聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；

[0018] 图3是聚丙烯薄膜表面的接触角；

[0019] 图4是聚乙烯薄膜表面的接触角；

[0020] 图5是组分比95g:5g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；

[0021] 图6是组分比90g:10g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；

[0022] 图7是组分比85g:15g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片；

[0023] 图8是组分比80g:20g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面的扫描电子显微镜图片。

具体实施方式

[0024] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

[0025] 实施例1：

[0026] 将聚丙烯薄膜与聚乙烯薄膜用平板硫化机层叠压膜，模压温度为200℃，预热时间2min，保压时间60s，压力为5MPa。将模压在一起的聚丙烯薄膜与聚乙烯薄膜用钳子剥离，分别获得带有纤维状结构的聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜超疏水表面，对聚丙烯薄膜和聚乙烯薄膜分别进行电镜扫描和接触角、滚动角测量。

[0027] 聚丙烯薄膜的超疏水表面的接触角为155°，滚动角为5°，如图1、图3示；聚乙烯薄膜超疏水表面的接触角为152°，滚动角为6°，如图2、图4示。

[0028] 实施例2：

[0029] 按混合物总量为100g，将聚丙烯与聚乙烯按95g：5g或90g：10g或85g：15g或80g：20g混合，用LH60哈克转矩流变仪进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为6min，将混炼好的样品放在开放式炼胶机上压片，制成聚丙烯/聚乙烯共混物。用平板硫化机模压聚丙烯/聚乙烯共混物成聚丙烯/线性低密度聚乙烯薄膜，模具厚度为1mm。将聚丙烯/聚乙烯薄膜与聚乙烯薄膜用平板硫化机层叠压膜，模压温度为200℃，预热时间2min，保压时间60s，压力为5MPa。将模压在一起的聚丙烯/聚乙烯薄膜与聚乙烯薄膜用钳子剥离，获得带有纤维状结构的聚丙烯/聚乙烯薄膜超疏水表面，对聚丙烯/聚乙烯薄膜进行电镜扫描和接触角、滚动角测量。

[0030] 组分比为95g：5g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为150°，滚动角为5°，如图5示。

[0031] 组分比为90g：10g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为150°，滚动角为5°，如图6示。

[0032] 组分比为85g：15g的聚丙烯/聚乙烯薄膜表面纤维状机构大而密集，表面有许多起支撑作用的倒刺，接触角为150°，滚动角为5°，如图7示。

[0033] 组分比为80g：20g的聚丙烯/聚乙烯薄膜两相间结合紧密，无法揭开，不能形成疏水结构，如图8示。

[0034] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。