一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种银纳米线‑聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法。该方法先通过水滴模板法制备蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜，再以聚苯乙烯多孔膜为模板进行反向复刻，制得具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜，进一步在聚全氟乙丙烯多孔膜的表面沉积一层刻蚀银纳米线取向膜，制得银纳米线‑聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜。与传统方法相比，本发明专利技术制备的超疏水多孔膜，不仅水接触角大、滚动角小，超疏水能力及自清洁能力强，同时具有良好的抗菌能力，并且制备方法简单、膜孔结构可动态控制或调节，不产生污染。

A silver nanowire-polyperfluoroethylene propylene superhydrophobic porous membrane and its preparation method

The invention provides a silver nanowire polyperfluoroethylene propylene superhydrophobic porous membrane and a preparation method thereof. In this method, honeycomb-like polystyrene porous membranes were prepared by droplet template method, and then reverse-etched with polystyrene porous membranes as templates to prepare polyperfluoroethylene propylene porous membranes with micron-scale protuberance arrays. A silver nanowire orientation film was deposited on the surface of polyperfluoroethylene propylene porous membranes to prepare silver nanowires and polyperfluoroethylene superhydrophobic porous membranes. Compared with the traditional method, the superhydrophobic porous membrane prepared by the invention not only has large water contact angle, small rolling angle, strong superhydrophobic ability and self-cleaning ability, but also has good anti-bacterial ability. The preparation method is simple, and the pore structure of the membrane can be dynamically controlled or adjusted without pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法
本专利技术属于复合材料的
，提供了一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法。
技术介绍
近年来，植物叶面的超疏水现象引起了人们的关注。所谓植物超疏水能力，就是植物叶面具有显著的疏水，脱附，防粘，自清洁功能等。荷花“出淤泥而不染”就是因为其表面具有一层超疏水薄膜，能够使其具有自清洁的功能。超疏水膜材料具有防水、防污、可减少流体的粘滞等优良特性，是目前功能材料研究的热点之一。超疏水膜的基础理论研究始于20世纪50年代，盛于90年代。有机物表面润湿性能是由固体表面原子及其堆积态所决定，与其内部组成及分子排布无关。随着超疏水膜理论日臻成熟，研究证实超疏水膜主要由材料表面的化学结构、聚集态、表面形貌、微构造协同作用所决定。超疏水膜的制备方法主要有相分离或自组装法、化学沉积或电沉积法、溶胶-凝胶法、电纺丝法、碳纳米管法等，目前应用较多的多孔膜，其中对于膜孔结构的控制成为重要的研究内容，同时，超疏水膜的应用环境较为复杂，存在大量细菌，影响了超疏水膜的使用耐久性，因此对于抗菌性能的提升受到研究人员的重视。中国专利技术专利申请号201510306692.7公开了一种聚偏氟乙烯超疏水复合多孔分离膜的制备方法。该方法是将聚偏氟乙烯、分相聚合物、孔径调节剂、溶剂进行混合均匀，脱泡得到制膜液；然后浸入无纺布浸涂后，经过刮刀后浸入到凝固浴中进行固化成型和清洗；将清洗后得到的膜浸入到质量百分数为1~5%的疏水改性乳液中浸涂，取出并去除表面吸附的多余乳液后，干燥；将干燥后得到的膜在真空下热处理即可。该专利技术的缺陷是超疏水多孔分离膜的孔径结构难以控制，制备过程较为复杂。中国专利技术专利申请号201810223141.8公开了一种超疏水多孔膜及其制备方法，结合了微模塑技术和相分离技术，将刮制完铸膜液的刮膜底板放入预设温度的水浴中进行相分离成膜，将成型的膜材料剥离，即得到超疏水多孔膜；其中的刮膜底板为采用倒模工艺制作的凹槽软模板，通过所述凹槽软模板制得的超疏水多孔膜具有大小一致、按规律排布的微米级表面凸起，相邻表面凸起之间的间距为微米级。该专利技术制得的超疏水多孔膜的抗菌性能差，影响了使用耐久性。综上所述，现有技术制备超疏水多孔膜，存在膜孔结构难以控制或调节、制备过程复杂，制得的膜材不具有抗菌功能等缺陷，因此开发一种具有抗菌性能的的超疏水多孔膜，有着重要的意义。
技术实现思路
可见，现有技术制备超疏水多孔膜，存在膜孔结构难以控制或调节、制备过程复杂，制得的膜材不具有抗菌功能等缺陷。针对这种情况，本专利技术提出一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法，该制备方法简单、膜孔结构可动态控制或调节，不产生污染，并且制得的超疏水多孔膜不仅水接触角大、滚动角小，超疏水能力及自清洁能力强，同时具有良好的抗菌能力。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜的制备方法，所述超疏水多孔膜制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯加入二氯甲烷和三氯甲烷的混合溶剂中，并加入丙酮，搅拌使聚苯乙烯完全溶解得到铸膜液，然后将铸膜液浇铸于基底表面，并立即采用经水饱和的高湿度空气经过铸膜液表面，通过水滴模板的形成及溶剂、水的挥发，制得蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜；（2）将液态四氟乙烯、液态六氟乙烯、有机过氧化物引发剂、分子量调节剂混合均匀，并脱泡得到反应液，然后浇铸于步骤（1）制得的聚苯乙烯多孔膜上，以蜂窝状的多孔膜为模板进行反向复刻，聚合反应完成后，将膜片置于氯仿中浸泡除去聚苯乙烯，制得具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜；（3）将浓氨水、双氧水加入N,N-二甲基甲酰胺中，剧烈搅拌，并加入银纳米线，充分刻蚀，制得刻蚀银纳米线溶胶；（4）将步骤（3）制得的刻蚀银纳米线溶胶涂覆于步骤（2）制得的聚全氟乙丙烯多孔膜表面，并在溶胶表面缓慢滴加丙酮，在聚全氟乙丙烯多孔膜表面形成银纳米线取向膜，制得银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜。优选的，步骤（1）所述铸膜液中，聚苯乙烯15~20重量份、二氯甲烷30~40重量份、三氯甲烷32~51重量份、丙酮4~8重量份。优选的，步骤（1）所述高湿度空气的相对湿度为90~100%，流动线速度为10~20L/min。优选的，步骤（2）所述有机过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化甲乙酮中的至少一种。优选的，步骤（2）所述分子量调节剂为甲烷、乙烷、环丙烷中的至少一种。优选的，步骤（2）所述反应液中，液态四氟乙烯55~67.5重量份、液态六氟乙烯30~40重量份、有机过氧化物引发剂0.5~1重量份、分子量调节剂2~4重量份。优选的，步骤（2）所述聚合反应的温度为25~30℃，时间为12~14h。优选的，步骤（2）所述浸泡时间为20~40h。优选的，步骤（3）所述刻蚀银纳米线溶胶制备原料的重量份为，浓氨水8~12重量份、双氧水3~5重量份、N,N-二甲基甲酰胺63~79重量份、银纳米线10~20重量份。水滴模板法是一种无毒无污染、操作简便的多孔膜制备方法，该方法使用与水不互溶的有机溶剂作为聚合物的溶剂，在高湿度环境下进行聚合物结构的自组装。先通过有机溶剂的挥发降低聚合物溶液液面的温度，使环境中的湿气越冷形成液滴凝聚在溶液表面，水滴经成核及生长过程，形成有序堆积的阵列，并采取自由能最低的蜂窝状进行排列，同时聚合物溶质包覆于水滴周围，当有机溶剂及水完全蒸发后，即可得到蜂窝状的聚合物多孔膜。本专利技术先采用水滴模板法制备了蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜，然后以聚苯乙烯多孔膜为模板进行反向复刻，使液态四氟乙烯及液态六氟乙烯在模板上原位聚合生成聚全氟乙丙烯，再用氯仿除去聚苯乙烯模板，得到具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜，该突起阵列结构具有高度的规整性，明显增加了聚全氟乙丙烯多孔膜表面的粗糙度，使膜材具有良好的超疏水性能。在水滴模板法制备聚苯乙烯多孔膜的过程中，可通过调节聚苯乙烯溶液的浓度、混合溶剂的组成、添加剂丙酮的用量、环境的湿度及温度、空气的流量来调节和控制蜂窝状多孔膜的膜孔结构。因此，制得的聚全氟乙丙烯多孔膜的微米级突起阵列结构也是可以控制或调节的。进一步的，在聚全氟乙丙烯多孔膜的表面沉积一层刻蚀银纳米线取向膜，起到两个作用：一是赋予膜材良好的抗菌能力；二是刻蚀银纳米线具有纳米级的粗糙结构，形成取向排列后，与微米级突起阵列一起，形成微纳米复合粗糙结构，在进一步提高膜材超疏水性能的同时，可减小与水接触的滚动角，使膜材具有自清洁能力。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜。所述超疏水多孔膜是先通过水滴模板法制备蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜，再以聚苯乙烯多孔膜为模板进行反向复刻，制得具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜，进一步在聚全氟乙丙烯多孔膜的表面沉积一层刻蚀银纳米线取向膜而制得。本专利技术提供了一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术制备的超疏水多孔膜，水接触角大、滚动角小，超疏水能力及自清洁能力强。2.本专利技术制备的超疏水多孔膜，具有良好的抗菌能力。3.本专利技术的制备方法简单、膜孔结构可动态控制或调节，不产生污染。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银纳米线‑聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜的制备方法，其特征在于，所述超疏水多孔膜制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯加入二氯甲烷和三氯甲烷的混合溶剂中，并加入丙酮，搅拌使聚苯乙烯完全溶解得到铸膜液，然后将铸膜液浇铸于基底表面，并立即采用经水饱和的高湿度空气经过铸膜液表面，通过水滴模板的形成及溶剂、水的挥发，制得蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜；（2）将液态四氟乙烯、液态六氟乙烯、有机过氧化物引发剂、分子量调节剂混合均匀，并脱泡得到反应液，然后浇铸于步骤（1）制得的聚苯乙烯多孔膜上，以蜂窝状的多孔膜为模板进行反向复刻，聚合反应完成后，将膜片置于氯仿中浸泡除去聚苯乙烯，制得具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜；（3）将浓氨水、双氧水加入N,N‑二甲基甲酰胺中，剧烈搅拌，并加入银纳米线，充分刻蚀，制得刻蚀银纳米线溶胶；（4）将步骤（3）制得的刻蚀银纳米线溶胶涂覆于步骤（2）制得的聚全氟乙丙烯多孔膜表面，并在溶胶表面缓慢滴加丙酮，在聚全氟乙丙烯多孔膜表面形成银纳米线取向膜，制得银纳米线‑聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜。

【技术特征摘要】
1.一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜的制备方法，其特征在于，所述超疏水多孔膜制备的具体步骤如下：（1）将聚苯乙烯加入二氯甲烷和三氯甲烷的混合溶剂中，并加入丙酮，搅拌使聚苯乙烯完全溶解得到铸膜液，然后将铸膜液浇铸于基底表面，并立即采用经水饱和的高湿度空气经过铸膜液表面，通过水滴模板的形成及溶剂、水的挥发，制得蜂窝状的聚苯乙烯多孔膜；（2）将液态四氟乙烯、液态六氟乙烯、有机过氧化物引发剂、分子量调节剂混合均匀，并脱泡得到反应液，然后浇铸于步骤（1）制得的聚苯乙烯多孔膜上，以蜂窝状的多孔膜为模板进行反向复刻，聚合反应完成后，将膜片置于氯仿中浸泡除去聚苯乙烯，制得具有微米级突起阵列的聚全氟乙丙烯多孔膜；（3）将浓氨水、双氧水加入N,N-二甲基甲酰胺中，剧烈搅拌，并加入银纳米线，充分刻蚀，制得刻蚀银纳米线溶胶；（4）将步骤（3）制得的刻蚀银纳米线溶胶涂覆于步骤（2）制得的聚全氟乙丙烯多孔膜表面，并在溶胶表面缓慢滴加丙酮，在聚全氟乙丙烯多孔膜表面形成银纳米线取向膜，制得银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜。2.根据权利要求1所述一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述铸膜液中，聚苯乙烯15~20重量份、二氯甲烷30~40重量份、三氯甲烷32~51重量份、丙酮4~8重量份。3.根据权利要求1所述一种银纳米线-聚全氟乙丙烯超疏水多孔膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述高湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡杰，
申请(专利权)人：成都市水泷头化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51