一種具有微米和納米結構的超疏水復合薄膜制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種疏水分離膜的制備方法，具體涉及一種具有微米和納米結構的超疏水復合薄膜制備方法。
【背景技術】
[0002]浸潤性是固體表面的一個重要特征，根據膜材料的親疏水性，膜可分為疏水性膜和親水性膜。而疏水性能作為其中的一種表現方式，具有非常重要的潛在應用價值，已引起了科研人員的廣泛關注并取得了較大的成績。疏水膜根據制膜材料的不同可分為不同類型，各自的種類有相應的特點。工業上應用較多的疏水膜主要有:聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚乙烯(PE)和聚醚砜(PES)等。
[0003]通常，提高固體表面疏水性的方法主要有兩種:一是增加固體表面的粗糙程度；二是用具有低表面能的物質如含氟化合物修飾固體表面。
[0004]采用地表面能物質構造超疏水表面，選材主要還是集中在一些帶有特殊功能基如氟、硅等基團且較為昂貴的一些聚合物。如聚四氟乙烯。《科學》雜志2000，290，2130?2133上發表的文章“通過機械自組裝單分子層構建長久有效的超疏水性聚合物表面”(JanGenzer，Kirill Efimenk0.Creating Long-Lived Superhydrophobic Polymer SurfacesThrough Mechanically Assembled Monolayers.Science.)等，對粗糖表面均進行了氣化處理。(ff.Chen, A.Y.Fadeev, M.C.Heieh，D.ner, J.Youngblod，T.J.McCarthy, Langmuir1999，15，3395)，化學氣相沉積法制備聚三甲基甲氧基硅烷(Y.Wu，H.Sugimura, Y.1noue,0.Takai，Chem.Vap.Deposit1n 2002，8，47)，類蜂房狀碳納米管(S.Li，H.Li，X.Wang,Y.Song，Y.Liu, L.Jiang, D.Zhu, J.Phys.Chem.B.2002，106，9247)。
[0005]如中國專利公開號1415800公開了一種超疏水、自潔凈納米結構表面紙。他們在普通紙張表面，應用硅膠，乙酸乙酯和香蕉水，制備一層超疏水、自潔凈的納米結構表面層。中國專利公開號1397668在無氟作用下，通過模板擠壓法制備出具有超疏水性表面的聚合物納米纖維。但該制備方法所用模板易碎、價格昂貴，工業化應用前景受限。《物理化學》雜志1996，100，19512?19517上發表的文章“由不規則碎片結構產生的超疏水表面”(S.Shibuich, T.0nda, N.Satoh, K.Tsuji1.Super water-repellent surfaces resultingfrom fractal structure.J.Phys.Chem.B)，制備的是燒基正乙稀酮二聚體(AKD)的超疏水表面；《朗謬爾》雜志2000，16，7777?7782發表的文章“超疏水表面，形貌尺寸對浸潤性的影響” (D.ner，T.J.McCarthy.Ultrahydrophobic surfaces.Effects of topographylength scales on wettability.Langmuir.)討論僅僅限于微米尺寸表面結構《應用化學》雜志2002，114，1269?1271上發表的文章“陣列聚丙烯腈納米纖維超疏水表面”(L.Feng，S.H.Li，H.J.Li，er al..Angew.Chem.)和《應用化學》雜志 2003，115，824 ?826 上發表的“兩性聚合物制備超疏水表面”(L.Feng，Y.L.Song，J.Zhai，et al..Creat1n of aSuperhydrophobic Surface from an Amphiphilic Polymer.Angew.Chem.)討論僅僅限于納米尺寸表面結構。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提出一種具有微米和納米結構的超疏水復合薄膜制備方法，通過該法制得的復合膜疏水效果好，與水接觸角可達140°以上。
[0007]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0008]—種具有微米和納米結構的超疏水復合薄膜制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)基膜預處理:以多孔氧化鋁膜為基底膜，先用質量濃度為50-75%乙醇水溶液清洗掉基底膜表面的污染物，然后將基底膜浸泡于0.5-5mol/L-l的強堿溶液，并用超聲波對腐蝕進行處理，處理時間為20-40min，得到處理后的基底膜；
[0010](2)清洗干燥:采用去離子水對處理后的基底膜進行清洗，同時加超聲波進行處理，以徹底除去基膜中的堿性物質，超聲波清洗至少lOmin，之后放入烘箱中進行干燥至恒重，得到干燥后的基底膜；
[0011](3)涂膜交聯:在干燥后的基底膜表面涂覆一層高分子溶液，其中高分子溶液中含有2-10wt%的高分子聚合物，l_5wt%的交聯劑，5-10wt%的造孔劑，其余為溶劑，將涂覆后的基膜置于30-60°C的環境中采用紫外光照射，照射時間20-120S，之后置于水浴中凝膠成型，得到該超疏水復合薄膜。
[0012]優選地，高分子溶液中的高分子為聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，交聯劑為苯乙基磺酸鈉，二苯甲酮。
[0013]優選的，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N- 二甲基乙酰胺(DMAC)、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
[0015](I)基膜預處理:以多孔氧化鋁膜為基底膜，先用質量濃度為50%的乙醇水溶液清洗掉基底膜表面的污染物，然后將基底膜浸泡于0.5/L 1的氫氧化鈉溶液，并用超聲波對腐蝕進行處理，處理時間為20min，得到處理后的基底膜；
[0016](2)清洗干燥:采用去離子水對處理后的基底膜進行清洗，同時加超聲波進行處理，以徹底除去基膜中的堿性物質，超聲波清洗至少lOmin，之后放入烘箱中進行干燥至恒重，得到干燥后的基底膜；
[0017](3)涂膜交聯:在干燥后的基底膜表面涂覆一層高分子溶液，其中高分子溶液中含有2wt%的高分子聚合物，lwt%的交聯劑，5wt%的造孔劑，其余為溶劑，將涂覆后的基膜置于30°C的環境中采用紫外光照射，照射時間20s，之后置于水浴中凝膠成型，得到該超疏水復合薄膜。
[0018]其中，高分子溶液中的高分子為聚氯乙烯，交聯劑為苯乙基磺酸鈉，溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
[0019]經測試，復合薄膜對水的靜態接觸角平均為:152.3°
[0020]實施例2
[0021](I)基膜預處理:以多孔氧化鋁膜為基底膜，先用質量濃度為75%的乙醇水溶液清洗掉基