动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及超疏水材料技术领域，具体来说是动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜及其制备方法，本发明专利技术公开了一种通过静电纺丝技术制备的新型的超疏水形状记忆复合膜，由水响应性形状记忆聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超疏水材料
，具体来说是动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]润湿性作为自然界中广泛存在的界面现象，对人类的生产和生活以及自然界动植物的生存起着至关重要的作用，尤其是超疏水性，其中液体对固体表面的附着力是超疏水性研究中非常重要的一个方面。近年来，具有智能和动态可调粘附状态的功能性超疏水表面受到越来越多的关注，其在液滴操纵、自清洁、防雾防冰、微流控设备、智能传感、生物医学、防腐蚀等方面的应用越来越多。
[0003]目前调控表面液滴粘附性的专利技术有：2021年南开大学专利技术专利，公告号为CN112680038A，此专利技术公开了一种具有可控水滴粘附功能的水基超疏水纳米复合涂料及制备方法，其通过将具有低临界共溶温度(LCST)的亲水聚合物和疏水的聚合物联合起来，共同化学接枝修饰无机纳米粒子表面，得到改性的无机纳米粒子。由于该改性纳米粒子在室温下具有亲水性，因此可以在室温下均匀分散在水中进而可以与水性聚合物乳液体系配制成水性纳米复合涂料，而当纳米复合涂料在高于亲水聚合物的LCST温度下成膜时可得到超疏水的纳米复合涂层，而且通过调节粒子表面亲水聚合物与疏水聚合物的比例，还可以调控涂层表面极性组分的含量，从而得到对水滴具有不同粘附性的超疏水涂层表面。
[0004]2021年哈尔滨工业大学专利技术专利，公告号为CN112409859A，此专利技术公开了一种可调控液体粘附性的大面积超疏水涂层的制备方法，此专利技术的方法为：先将聚四氟乙烯颗粒溶解在丙酮中，然后将环氧树脂溶解在丙酮中，混合得到PTFE/环氧树脂混合液，然后滴加氟硅烷和胺类固化剂，得到超疏水涂层溶液，最后将超疏水涂层溶液喷涂至基底表面，固化，得到超疏水涂层；此专利技术通过控制喷涂工艺中的喷涂压力，对制备的超疏水表面的微纳结构进行可控设计，从而实现水滴粘附性的可控。
[0005]目前对于静电纺丝制备超疏水薄膜领域，未显示具有可调控表面液滴粘附性薄膜的公开专利，大多是通过静电纺丝方法制备出表面具有超疏水性能的薄膜。如2020年安徽工程大学公开了一种超疏水纳米纤维膜的制备方法，公告号为CN110938940A，此专利技术将二甲基硅油，聚甲基丙烯酸甲酯溶于三元有机溶剂中得到静电纺丝液，然后通过静电纺丝制得纳米纤维膜，最后经过烘干，冷却后得到串珠状结构超疏水纳米纤维膜。
[0006]对目前专利的研究发现，通过改变表面组成成分和微结构的设计可有效实现液滴粘附性的调控，但是这些专利专利技术涉及的表面粘附性调控的材料，不能够实现动态、可逆调控。

技术实现思路

[0007]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供动态可调超疏水表面液滴粘附性
的水响应形状记忆复合膜及其制备方法，本专利技术整合了PU
‑
CNC基底的形状记忆特性和PS表面的超润湿行为，基于拉伸
‑
回复形状记忆性能，获得超疏水表面粘附的可逆转化。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)水响应形状记忆复合纤维膜基底的制备：
[0011]步骤11、将纤维素纳米晶均匀分散于N,N
，
‑
二甲基甲酰胺中，得到CNC
‑
DMF悬浮液；
[0012]步骤12、搅拌条件下，将聚氨酯溶解于步骤11的CNC
‑
DMF悬浮液中，得到的PU
‑
CNC
‑
DMF混合液；
[0013]步骤13、将步骤12的PU
‑
CNC
‑
DMF混合液进行静电纺丝，然后将纺丝好的薄膜烘干，得到水响应形状记忆复合纤维膜基底；
[0014](2)动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备：
[0015]步骤21：将聚苯乙烯溶解于N,N
，
‑
二甲基甲酰胺中，得到PS
‑
DMF溶液；
[0016]步骤22：将步骤21的PS
‑
DMF溶液纺丝于步骤13的水响应形状记忆复合纤维膜基底上，然后干燥，得到动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜。
[0017]优选的，所述步骤11中进行超声分散，超声分散的功率为200
‑
300W，时间为6
‑
10h，悬浮液中纤维素纳米晶的质量分数为1
‑
6％。
[0018]优选的，所述步骤12中，聚氨酯与CNC
‑
DMF悬浮液共同搅拌5
‑
7h进行混合，且聚氨酯与纤维素纳米晶的质量比为12
‑
20：100。
[0019]优选的，所述步骤13中静电纺丝的电压为10
‑
20kV，纺丝距离为12
‑
16cm，注射速度为0.2
‑
0.8mL/h，纺丝时间为4
‑
8h，烘干温度为60
‑
100℃，烘干时间为1
‑
3h。
[0020]优选的，所述步骤21中聚苯乙烯与N,N
，
‑
二甲基甲酰胺搅拌混合4
‑
6h，聚苯乙烯的质量分数为5
‑
9％。
[0021]优选的，所述步骤22中静电纺丝的电压为10
‑
20kV，纺丝距离为10
‑
14cm，注射速度为0.2
‑
0.8mL/h，纺丝时间为10
‑
60min，烘干温度为60
‑
100℃，烘干时间为1
‑
3h。
[0022]本专利技术还保护了制备方法制得的动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜，其特征在于，所述复合膜由水响应性形状记忆的聚氨酯
‑
纤维素纳米晶复合纤维基底、以及超疏水的聚苯乙烯纤维表面组成。
[0023]本专利技术还保护了动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜在液滴操纵材料、微反应材料、微流体系统材料、智能检测材料中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
[0025]1、本专利技术公开了一种通过静电纺丝技术制备的新的超疏水形状记忆复合膜，由水响应性形状记忆聚氨酯
‑
纤维素纳米晶复合纤维基底和超疏水的聚苯乙烯纤维表面组成；基于聚氨酯
‑
纤维素纳米晶复合纤维的水响应形状记忆性能，聚苯乙烯表面的纤维和纺锤体微结构在拉伸
‑
回复形状记忆周期中显示出稀疏
‑
密集的切换，引起了表面粘附行为(超疏水，高、低粘附性)的智能控制。相比于传统的光刻、模板转印等方法，静电纺丝是一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)水响应形状记忆复合纤维膜基底的制备：步骤11、将纤维素纳米晶均匀分散于N,N
，
‑
二甲基甲酰胺中，得到CNC
‑
DMF悬浮液；步骤12、搅拌条件下，将聚氨酯溶解于步骤11的CNC
‑
DMF悬浮液中，得到的PU
‑
CNC
‑
DMF混合液；步骤13、将步骤12的PU
‑
CNC
‑
DMF混合液进行静电纺丝，然后将纺丝好的薄膜烘干，得到水响应形状记忆复合纤维膜基底；(2)动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备：步骤21：将聚苯乙烯溶解于N,N
，
‑
二甲基甲酰胺中，得到PS
‑
DMF溶液；步骤22：将步骤21的PS
‑
DMF溶液纺丝于步骤13的水响应形状记忆复合纤维膜基底上，然后干燥，得到动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜。2.根据权利要求1所述的动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤11中进行超声分散，超声分散的功率为200
‑
300W，时间为6
‑
10h，悬浮液中纤维素纳米晶的质量分数为1
‑
6％。3.根据权利要求1所述的动态可调超疏水表面液滴粘附性的水响应形状记忆复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤12中，聚氨酯与CNC
‑
DMF悬浮液共同搅拌5
‑
7h进行混合，且聚氨酯与纤维素纳米晶的质量比为12
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永臻，于翔，范伟强，刘儒淋，邹静，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：