一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法技术

一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，在常温常压下，将粘结剂如淀粉完全溶解于去离子水中，接着加入聚苯乙烯颗粒，经超声分散后制备出分散均匀的涂覆材料溶液；随后通过真空抽滤涂覆方法将聚苯乙烯材料均匀负载在纸基质表面；最后采用高温烘烤的方式使负载在纸基质表面的聚苯乙烯发生熔融并有效镶嵌在纸基质表面；根据本发明专利技术提供的方法，可制备出水的表面张力大于95°、表面能大于45mN/m的疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质；本发明专利技术提供的方法具有操作简便，重复性好，不含任何有机溶剂，制备出的纸基质柔韧性好、疏水性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法
本专利技术涉及聚苯乙烯涂覆纸基质的制备领域，特别涉及一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，具体地说涉及一种以滤纸和聚苯乙烯为原料，通过真空抽滤和高温烘烤的方式制备出疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的方法。技术背景纸基质由于具有机械强度高、柔韧性好、价格低廉等特点，现已广泛应用于诸多领域。根据用途和与液体作用力的差异，纸基质具有不同的表明性质，具体可分为亲水性和疏水性纸基质。例如纸巾需要有较强的吸水性能，而包装纸应当具备较好的防水性质。因此，控制纸基质表面纤维素与液体之间作用对于制备出不同用途亲水和疏水性纸基质具有重要的意义。聚苯乙烯由于具有尺寸均一、表面积大、水中溶解度低等特点，现今已广泛应用于废水处理、色谱分离、固相萃取、光学装置等方面(Chemosphere,2016,156,326；J.Sep.Sci.,2016,39,1648；ACSAppl.Mater.Interfaces,2014,6,12752；Langmuir,2012,28,15323)，而聚苯乙烯涂覆纸基质也已被应用于油水分离、微萃取、包装材料和质谱分析等方面(Chem.Eng.J.,2013,231,414；Microchem.J.,2017,133,90；Carbohydr.Polym.,2013,98,1166；Anal.Chem.,2017,89,7988)。现今关于不同类型聚苯乙烯涂覆或修饰纸基质的制备方法有吸附法(J.Appl.Polym.Sci.2009,112,1653)、棒涂覆或凹槽辊涂布法(ColloidsSurf.B,2014,118,261)、浸渍法(Carbohydr.Polym.,2012,89,269；Carbohydr.Polym.,2013,98,1166；Appl.Surf.Sci.,2013,285P,583；Chem.Eng.J.,2013,231,414；Microchem.J.,2017,133,90)等。尽管这些方法可制备出不同类型疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质，但是如上方法要么存在聚苯乙烯涂覆量不可控，要么制备体系需引入有机溶剂或添加剂，因此有必要发展一种聚苯乙烯涂覆量可控、绿色环保的疏水性纸基质制备方法。最近，我们发展了一种简易式真空抽滤涂覆法(Anal.Methods,2015,7,5381)，采用该方法可将不同类型的材料(如金属有机骨架材料、金属氧化物、有机聚合物、炭纳米管等)有效涂覆在纸基质表面(Analyst,2015,140,8048；Anal.Methods,2016,8,8004；Anal.Chem.,2016,88,7005)，但是采用该方法制备出的聚苯乙烯涂覆纸基质疏水性差，同时在剪切过程中有微弱的掉粉现象(Anal.Chem.,2017,89,7988)，为此发展出一种疏水性强、性能稳定聚苯乙烯涂覆纸基质的绿色环保方法对于新型纸基质发展具有重要的实用价值。
技术实现思路
为了克服上述技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，在常温常压下聚苯乙烯首先通过抽滤涂覆的方式负载在滤纸表面，然后通过高温烘烤的方式制备出疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质。同时利用本专利技术提供的涂覆方法，也可将其它聚合物材料涂覆在纸基质表面制备出相应的疏水性纸基质。该方法具有操作简单，重复性好，不含任何有机溶剂，制备出的纸基质柔韧性好、疏水性强等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，包括以下步骤：一、在常温常压条件下，首先将粘结剂、聚苯乙烯和去离子水配置成水溶液，搅拌均匀后放入超声条件下继续超声乳化处理以制备出均匀分散的涂覆材料溶液，聚苯乙烯的颗粒介于0.1–30μm，聚苯乙烯在水溶液中的浓度为0.1–10g/L，粘结剂在水溶液中的浓度为0.05–0.5g/L；二、接着通过抽滤的方式将聚苯乙烯颗粒负载在滤纸表面，随后将制备出的纸张放入通风橱风干，然后将其放置在两块玻璃板间压平；三、待风干后，将聚苯乙烯负载纸基质放置于烘箱中，在110–250℃，烘烤时间为10–100min，即可得到疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质。所述的粘着剂包括可溶性淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、氧化淀粉、羟丙基淀粉、预糊化淀粉。所述的抽滤方式可以是真空抽滤水泵或空气泵。本方法有别于传统涂覆法之处在于首先通过简单抽滤涂覆方式制备出涂层均匀的亲水性聚苯乙烯涂覆纸基质，然后利用聚苯乙烯在110-250℃高温烘烤过程发生玻璃化的特点制备出疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质；采用该方法也可制备其它具有玻璃化特性聚合物的疏水性涂覆纸基质。本专利技术具有如下优点：(1)本方法具有操作简单：可通过简单的抽滤涂覆和高温烘烤方式即可得到疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质；(2)本方法具有重复性好：可通过控制聚苯乙烯水溶液的浓度和烘烤温度及时间即可得到相应的纸基质；(3)本方法不含任何有机溶剂：本方法只是将聚苯乙烯加入水溶液中并配置相应的涂覆溶液，具有绿色环保等特点；(4)本方法制备出的纸基质柔韧性好：采用本专利技术提供的方法制备出的纸基质不存在淀粉现象，同时弯折对纸基质的性能不会产生任何影响；(5)本方法制备出的聚苯乙烯涂覆纸基质疏水性强：采用本方法制备出的纸基质对水的表面张力大于95°，表面能大于45mN/m；(6)本专利技术具有操作简便，重复性好，不含任何有机溶剂，制备出的纸基质柔韧性好、疏水性强等特点；附图说明图1是不同纸基质疏水性能比较：图1(A)是商品滤纸；图1(B)是聚苯乙烯负载纸基质；图1(C)是聚苯乙烯涂覆纸基质。图2(A)是连续制备出三张聚苯乙烯涂覆纸基质的照片图；图2(B)是聚苯乙烯涂覆纸基质的表面结构。具体实施方式下面通过实施例详述本专利技术，但本专利技术并不限于下述的实施例。一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在常温常压下，称取0.005-0.05g作为粘结剂的淀粉于250mL烧杯中，所用的粘结剂可为可溶性淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、氧化淀粉、羟丙基淀粉、预糊化淀粉以及其它类型的粘结剂，之后加入100mL去离子水，搅拌均匀，随后将溶液加热至沸状态使淀粉完全溶解；接着称取0.01–1g聚苯乙烯涂覆材料于上述溶液中，涂覆材料的重量可根据具体要求进行调变，搅拌均匀后放入超声条件下继续超声乳化处理5–100min，以制备出均匀分散的涂覆材料溶液。步骤二、将上述涂覆溶液加载在含有空白滤纸的抽滤装置中，进行抽滤涂覆，抽滤装置可为一般的水箱式抽滤泵或其它类型的抽滤装置，抽滤时间可为0.1–1h，接着将制备出的纸张放入通风橱风干，然后将其放置在两块玻璃板间压平。步骤三、将上述聚苯乙烯涂覆纸基质放置于烘箱中，烘箱的最高温度介于110–250℃，烘烤时间可为10–100min，烘烤完后，让烘箱的温度自然冷却到室温，即可得到表面均一、疏水性强的聚苯乙烯涂覆纸基质。实施例一参照图1，室温条件下，在250mL烧杯中，加入0.02g交联淀粉和100mL去离子水，采用玻璃棒将其搅拌均匀；然后将其放置在加热套中进行加热处理，加热过程持续进行搅拌使淀粉充分溶解；待淀粉完全溶解，将烧杯从加热装置中取出并冷却至室温后，加入0.6g粒径为2.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、在常温常压条件下，首先将粘结剂、聚苯乙烯和去离子水配置成水溶液，搅拌均匀后放入超声条件下继续超声乳化处理以制备出均匀分散的涂覆材料溶液，聚苯乙烯的颗粒介于0.1–30μm，聚苯乙烯在水溶液中的浓度为0.1–10g/L，粘结剂在水溶液中的浓度为0.05–0.5g/L；二、接着通过抽滤的方式将聚苯乙烯负载在滤纸表面，之后将制备出的纸张放入通风橱风干，然后将其放置在两块玻璃板间压平；三、待风干后，将聚苯乙烯负载纸基质放置于烘箱中，在110–250℃，烘烤时间为10–100min，即可得到疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质。

【技术特征摘要】
1.一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：一、在常温常压条件下，首先将粘结剂、聚苯乙烯和去离子水配置成水溶液，搅拌均匀后放入超声条件下继续超声乳化处理以制备出均匀分散的涂覆材料溶液，聚苯乙烯的颗粒介于0.1–30μm，聚苯乙烯在水溶液中的浓度为0.1–10g/L，粘结剂在水溶液中的浓度为0.05–0.5g/L；二、接着通过抽滤的方式将聚苯乙烯负载在滤纸表面，之后将制备出的纸张放入通风橱风干，然后将其放置在两块玻璃板间压平；三、待风干后，将聚苯乙烯负载纸基质放置于烘箱中，在110–250℃，烘烤时间为10–100min，即可得到疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质。2.根据权利要求1所述的一种疏水性聚苯乙烯涂覆纸基质的制备方法，其特征在于，所述的粘着剂包括可溶性淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、交联淀粉、酯化淀粉、氧化淀粉、羟丙基淀粉和预糊化淀粉。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智平，郑亚君，李金，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61