一种温敏型薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种温敏型薄膜及其制备方法。本发明专利技术提供的温敏型薄膜包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。本发明专利技术提供的温敏型薄膜在温度低于相变温度时，温敏型薄膜呈阻气性，当温度高于相变温度时，温敏型薄膜表现为透气性，说明本发明专利技术提供的温敏型薄膜的阻气、透气性能可通过温度的改变精确调控。

A thermosensitive thin film and its preparation method

The invention belongs to the technical field of thin film materials, in particular to a temperature sensitive film and a preparation method thereof. The thermosensitive film provided by the present invention includes a substrate and a gas barrier, which includes an alternate layer of hydrotalcite nanoscale and a thermosensitive polymer layer, and the hydrotalcite nanoscale is connected to the substrate, and the outermost layer of the thermosensitive film is a thermosensitive polymer layer. The thermosensitive film is gas resistance when the temperature is lower than the phase transition temperature. When the temperature is higher than the phase change temperature, the thermosensitive film shows air permeability, which shows that the gas resistance and air permeability of the thermosensitive film provided by the invention can be accurately regulated by the change of temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种温敏型薄膜及其制备方法
本专利技术涉及薄膜材料
，尤其涉及一种温敏型薄膜及其制备方法。
技术介绍
在化学工业反应领域，气体原料相对于液体原料和固体原料而言，气体原料的加入量、加入速度和加入时机难以得到有效控制，因此，增加了气体原料的控制难度。对于有气体参与的连续或者半连续的反应体系来说，原料气体的加入量、加入速度和加入时机对反应的进行有较大的影响，需要对其进行精准控制。目前，气体原料的加入时机通常利用人工机械控制，虽然一定程度上实现了气体原料加入时机的控制，但在控制的精确度方面，仍存在一定的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种温敏型薄膜及其制备方法。本专利技术提供的温敏型薄膜的阻气、透气性能可通过温度的改变精确控制，从而作为原料气体控制器应用时，能够精确控制气体原料的加入参数。为实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供了一种温敏型薄膜，包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。优选地，所述温敏型薄膜在收缩态时的厚度为6.5～10μm，所述温敏型薄膜在扩张态时的厚度为18～23μm。优选地，所述温敏聚合物层在收缩态时的厚度为200～500nm，所述温敏聚合物层在扩张态时的厚度为800～1300nm。优选地，所述温敏聚合物层由聚合物构成，所述聚合物包括聚N-乙烯基内酯、聚-羟基丙基甲基丙烯酰胺、聚乙烯甲醚或N-异丙基丙烯酰胺。优选地，所述水滑石纳米片层由水滑石纳米片以平行于基底的方式层叠形成，所述水滑石纳米片层的厚度为50～200nm，所述水滑石纳米片的长径比为20～200。优选地，所述基底的材质包括聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。本专利技术还提供了上述技术方案所述温敏型薄膜的制备方法，包括:提供水滑石纳米片水分散液和温敏聚合物水分散液；将所述水滑石纳米片水分散液和温敏聚合物水分散液交替旋涂于基底上，得到复合薄膜；将所述复合薄膜进行干燥，得到温敏型薄膜。优选地，所述水滑石纳米片水分散液的质量浓度为0.3～0.6％；所述温敏聚合物水分散液的质量浓度为3～5％。优选地，所述水滑石纳米片的制备方法包括：将M2+、M3+与尿素按照2.5～3：1：1的摩尔比混合，得到原料混合液，所述M2+包括Mg2+、Zn2+或Ni2+，所述M3+包括Fe3+、Al3+或Co3+；将所述原料混合液进行晶化反应，得到固液混合物；将所述固液混合物依次进行冷却、分离、洗涤和干燥，冷却得到水滑石纳米片。优选地，所述晶化反应的温度为100～120℃，晶化反应的时间为20～30h。本专利技术提供的温敏型薄膜，包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。本专利技术将水滑石纳米片层与基底相接，可提高温敏型薄膜的稳定性和机械强度；温敏型薄膜置于最外层，在温度变化时，能及时完成扩张态与收缩态的转变，为透气、阻气性能的转变提供有利条件。在本专利技术中，当温度低于温敏聚合物的相变温度时，温敏聚合物层呈扩张态，在能量最低原理和重力作用下，水滑石纳米片以平行于基底的方式层叠形成水滑石纳米片层，水滑石纳米片层再以平行于基底方向的模式与处于扩张态的温敏聚合物以氢键连接，形成稳定结构；当温度低于相变温度时，温敏聚合物呈收缩态，温敏聚合物层出现大量的自由体积，在氢键作用下，相邻的水滑石纳米片层会填补体积空缺，水滑石纳米片的有序取向结构消失，水滑石纳米片无法延长透过气体的路径，从而丧失阻隔气体的作用。实施例结果表明，本专利技术提供的温敏型薄膜在温度低于相变温度时，温敏型薄膜呈阻气性，当温度高于相变温度时，温敏型薄膜表现为透气性，说明本专利技术提供的温敏型薄膜的阻气、透气性能可通过温度的改变精确调控。附图说明图1为实施例1制备的水滑石纳米片的SEM图；图2为实施例1温敏型阻气薄膜的SEM图；图3为实施例1温敏型阻气薄膜的AFM测试图；图4为实施例1温敏型阻气薄膜在不同状态下的SEM图，A为扩张态SEM图，B为收缩态SEM图；图5为实施例1温敏型阻气薄膜的TEM图；图6为实施例1温敏型阻气薄膜在不同温度下的气体透过量统计图。具体实施方式本专利技术提供了一种温敏型薄膜，包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。在本专利技术中，所述温敏型薄膜在收缩态的厚度优选为6.5～10μm，进一步优选为6.9～9.2μm；所述温敏型薄膜在扩张态的厚度优选为18～23μm，进一步优选为18.3～22.6μm。本专利技术所述温敏型薄膜包括基底。在本专利技术中，所述基底的材质优选为聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，进一步优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。在本专利技术中，所述基底的厚度优选为0.20～0.30mm，进一步优选为0.24～0.28mm。本专利技术通过对基底组分和厚度的限定，为阻气层提供稳定的基底，进一步为阻气层阻气和透气性能的转换提供有利条件。本专利技术所述温敏型薄膜包括阻气层。在本专利技术中，所述温敏型薄膜在温度低于温敏聚合物的相变温度时，温敏型薄膜呈扩张态；所述温敏型薄膜在温度高于温敏聚合物的相变温度时，温敏型薄膜呈收缩态。在本专利技术中，所述温敏聚合物的相变温度取决于所选用的温敏聚合物的本身性质。本专利技术所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层。在本专利技术中，所述水滑石纳米片层的单层厚度优选为50～200nm，进一步优选为80～150nm，更优选为100～120nm。本专利技术通过对所述水滑石纳米片层厚度的限定，进一步提高了温敏型薄膜耐裂性能和阻气性能。本专利技术所述水滑石纳米片层由水滑石纳米片以平行于基底的方式层叠形成，。在本专利技术中，所述水滑石纳米片的直径优选为70～800nm，进一步优选为100～600nm；所述水滑石纳米片的厚度优选为4～30nm，进一步优选为10～20nm。在本专利技术中，所述水滑石纳米片的长径比优选为20～200，进一步优选为40～100，更优选50～70。本专利技术所述长径比为水滑石纳米片的直径与水滑石纳米片的厚度比。本专利技术将所述水滑石纳米片的长径比限定在上述范围，能进一步延长气体透过薄膜的路径，从而起到阻隔气体的作用。本专利技术所述阻气层还包括温敏聚合物层。在本专利技术中，所述温敏聚合物层优选由聚合物构成，所述聚合物优选为聚N-乙烯基内酯、聚-羟基丙基甲基丙烯酰胺、聚乙烯甲醚或N-异丙基丙烯酰胺。在本专利技术中，所述温敏聚合物层优选为聚N-乙烯基内酯层、聚-羟基丙基甲基丙烯酰胺层、聚乙烯甲醚层和N-异丙基丙烯酰胺层中的一种或几种，进一步优选为聚N-乙烯基内酯层、聚(DL)-羟基丙基甲基丙烯酰胺层、聚乙烯甲醚层或N-异丙基丙烯酰胺层。在本专利技术中，当不同温敏聚合物层为不同组分时，本专利技术对所述不同组分的层数配比没有特殊要求。本专利技术所述聚合物具有大量亲水基团，进而使温敏聚合物层能够通过氢键与水滑石纳米层连接。本专利技术所述温敏聚合物层在高于相变温度时，所述温敏聚合物层处于收缩态，所述收缩态的温敏聚合物层的单层厚度优选为200～500nm，进一步优选为280～450nm。在本专利技术中，所述温敏聚合物层在低于相变温度时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温敏型薄膜，包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述阻气层中的水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。

【技术特征摘要】
1.一种温敏型薄膜，包括基底和阻气层，所述阻气层包括交替层叠的水滑石纳米片层和温敏聚合物层；所述阻气层中的水滑石纳米片层与基底相接；所述温敏型薄膜的最外层为温敏聚合物层。2.如权利要求1所述的温敏型薄膜，其特征在于，所述温敏型薄膜在收缩态时的厚度为6.5～10μm，所述温敏型薄膜在扩张态时的厚度为18～23μm。3.如权利要求1或2所述的温敏型薄膜，其特征在于，所述温敏聚合物层在收缩态时的厚度为200～500nm，所述温敏聚合物层在扩张态时的厚度为800～1300nm。4.如权利要求3所述的温敏型薄膜，其特征在于，所述温敏聚合物层由聚合物构成，所述聚合物包括聚N-乙烯基内酯、聚-羟基丙基甲基丙烯酰胺、聚乙烯甲醚或N-异丙基丙烯酰胺。5.如权利要求1或2所述的温敏型薄膜，其特征在于，所述水滑石纳米片层由水滑石纳米片以平行于基底的方式层叠形成；所述水滑石纳米片层的厚度为50～200nm，所述水滑石纳米片的长径比为20～200。6.如权利要求1所述的温敏型薄膜，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩景宾，王嘉杰，许晓芝，董思源，卫敏，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11