一种超疏水微孔高分子薄膜材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超疏水微孔高分子薄膜材料的制备方法。本发明专利技术通过两步处理工艺制备此薄膜材料，即先通过两次阳极氧化的方法，制备孔洞大小均匀、孔道有序的阳极氧化铝模板，然后以此阳极氧化铝模板为基材，在其表面修饰力学性能好、表面能低的聚烯烃树脂材料，得到一种高疏水性、高透光性且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料化学中的高分子复合材料领域，涉及一种利用多孔阳极氧化铝模板为基体材料，修饰以力学性能好、表面能低的聚烯烃树脂材料，制备出高疏水性、高透光性且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料的方法。根据本专利技术所制备的超疏水薄膜材料，解决了市场上现有的采用氟树脂增加薄膜强度和降低表面能时价格昂贵的问题。本专利技术所涉及方法操作简便，制备材料的性能可控性强，适用于实验室制备及企业应用性研究，所制备的材料是一种高疏水性、高透光性且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。
技术介绍
液体对固体表面的润湿是一个重要的界面现象，它不仅与人们的正常生活及工农业生产有密切的联系，而且还影响到自然界中动植物的种种生命活动。固体表面的润湿性通常用水滴在表面上形成的接触角来衡量，接触角小于90°的表面称为亲水表面,大于90°的称为疏水表面。自上个世纪90年代日本和德国的科学家对分形表面和植物表面的研究工作发表以来，与水的接触角大于150°的超疏水表面引起了世界范围内的极大关注，现已成为仿生纳米材料技术中的热点之一。超疏水表面由于具有类似于自然界的荷叶表面结构，这样其表面除了不沾水外还有自洁的功能，换句话说，就是表面在水滴的作用下能够自动清除表面污染的各种颗粒。超疏水表面可以通过两种方法来制备:1.在疏水材料表面改变材料表面的粗糙度和表面形态，如通过接枝入无机微纳米粒子或微纳米纤维状物质，以减少水珠与平面的接触面积；2在具有一定粗糙度的表面上修饰低`表面能的物质，如聚四氟乙烯或全氟烷基氯硅烷，因其分子链中含有CF3基团，因而具有极低的表面能。多孔阳极氧化铝(PAA)对于非极性的油及有机溶剂有良好的吸收性，而与水的接触角在150°以上，然而由于其力学方面的缺陷限制其使用及推广。市场上大多采用价格昂贵的氟树脂(130元/公斤)作为修饰材料，增强PAA膜的强度及表面自由能。如果选用价格较低廉、表面能低的树脂材料替代聚四氟乙烯等含氟树脂，即可制备出微观表面粗糙，材料表面自由能低，且疏水性高的材料。本专利技术正是基于以上理论基础的同时，以多孔阳极氧化铝模板为基体材料，使材料表面具有粗糙结构，在其表面修饰以力学性能好且价格低廉的聚烯烃树脂材料，增加材料的强度，最终得到疏水性高，透光性高且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。
技术实现思路
本专利技术所使涉及的方法是利用电化学方法，通过控制高纯铝片阳极氧化过程的条件，包括氧化时间、氧化温度、氧化电压等等，制备出透明的阳极氧化铝模板，并在其表面修饰以力学性能好且价格低廉的聚烯烃树脂材料，最终得到疏水性高，透光性高且成本低廉的超疏水微孔高分子薄膜材料。具体步骤如下: 一、多孔阳极氧化铝模板的制备 1.铝片的预处理工艺 本专利采用高纯铝板(99.999%)作为制备多孔阳极氧化铝模板的原材料，同时对铝片进行预处理，包括去油脂、退火、酸洗、碱洗、和电化学抛光。前处理的理由如下:(1)铝板处于轧制状态，其晶粒大小参差不齐，晶体中存在很多形变结构，内应力较大；(2)表面不平整，划痕较多。因此在进行阳极氧化制备阳极氧化铝模板前，应对铝板进行必要的预处理。2.铝的阳极氧化工艺 采用两步阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝模板。将经过预处理的铝板作为阳极，普通铝板作为阴极，通过控制氧化温度、氧化电压、氧化电流和氧化时间，在草酸溶液恒压条件下进行两次阳极氧化，可得到孔洞范围有序，孔道笔直的多孔氧化铝层。3.阳极氧化铝模板的后续处理工艺 阳极氧化铝模板的后续处理包括:除去铝基底和扩孔处理。通过后续处理过程可将氧化铝膜完好无损地从铝板上分离出来，同时可对制得的薄膜的孔洞大小及孔道形貌进行调難iF.0[0011 ] 二、聚烯烃树脂材料的上载试验 采用加热并超声的方法将聚烯烃树脂材料灌注到氧化铝薄膜中，通过控制加热温度和超声时间，保证聚烯烃树脂材料完全浸入到氧化铝薄膜中。【具体实施方式】: 1.将5cm*3cm的矩形高纯铝片(99.999%)分别用二氯甲烷、丙酮、无水乙醇超声清洗lOmin，置于烘箱中干燥后，在500°C下退火2小时，分别置于碳酸钠、硝酸溶液中进行碱洗、酸洗lmin，干燥备用。2.电化学抛光:以HC104，CH3CH20H(体积比为1:4)为抛光液，电压为18-20V，进行电化学抛光，时间为2_3min。抛光后招板表面如镜面。3.将处理好的铝片在0.3mol/L的草酸溶液中进行第一次阳极氧化，氧化时间为6小时，电压为40V，在冰水浴中进行，温度大约在1°C。将铝片放入60°C的混酸溶液中(0.4mol铬酸和0.Smol磷酸等体积混合)浸泡大约6小时，以卸下表面形成的多孔阳极氧化铝膜。再进行第二次阳极氧化，氧化条件为:草酸浓度0.3mol/L，温度为1-10°C (冰水浴)，电压为40V，氧化时间为24小时。将氧化后的阳极氧化铝模板放入5%的H3P04溶液，35°C的恒温水浴槽中进行扩孔处理，得到孔径大小为40nm左右的阳极氧化铝模板，再用二次蒸馏水反复多次清洗，干燥备用。4.将聚烯烃树脂材料(PP、PE、PVC、PC或PMMA中的一种或者几种)用甲苯、二甲苯、DMAC或DMSO等试剂溶解后，将制得的氧化铝膜在加热的情况下放置其中，温度为100°C，并进行超声震荡，时间为I小时，置于真空干燥箱中干燥I小时后再进行二次浸泡，时间为I小时，置于烘箱中干燥，备用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水微孔高分子薄膜材料的制备方法，通过两次阳极氧化的方法，制备孔洞大小均匀、孔道有序的阳极氧化铝模板，然后以此阳极氧化铝模板为基材，在其表面修饰力学性能好、表面能低的聚烯烃树脂材料，解决了现有市场上采用聚四氟乙烯类含氟树脂成本昂贵的问题，本方法简便易行，而且所制得的材料具有高疏水性、高透光性和较低的成本。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水微孔高分子薄膜材料的制备方法，通过两次阳极氧化的方法，制备孔洞大小均匀、孔道有序的阳极氧化铝模板，然后以此阳极氧化铝模板为基材，在其表面修饰力学性能好、表面能低的聚烯烃树脂材料，解决了现有市场上采用聚四氟乙烯类含氟树脂成本昂贵的问题，本方法简便易行，而且所制得的材料具有高疏水性、高透光性和较低的成本。2.根据权利要求1所述的阳极氧化过程，是采用草酸作为电解液，采用处理过的铝板(单面)作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，翟春熙，宁可，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：