超疏水性塑料薄膜简易制备方法研究

#%%< : %< : %# ! 收稿日期： ! ! ! 作者简介： 马英 （ ";<; : ） ， 女， 硕士， 主要从事功能纳米界面的研究工作。
万方数据
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" " 塑" 料
!,,? 年" 4* 卷" 第 * 期 超疏水性塑料薄膜简易制备方法研究
""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 对薄膜浸润性的影响进行了探讨和研究。 !" 实验部分 !# $" 主要原料 聚甲基丙烯酸甲酯（ %&&’ ） ： ! " ( $)*+ ,-. / 012， ! " # ! $ ( !+ !* ， 北京燕山石油化工公司； 聚苯乙烯（ %3） ： ! " ( )4+ )-. / 012， ! " # ! $ ( $+ 5$ ， 北京燕山石油化工公司； 四氢呋喃（ 678） ： 分析纯， 北京化工厂； 环己烷： 分析纯， 北京化工厂。 !# !" 主要仪器 旋涂仪： 9:;<’ 型台式匀胶机， 中国科学院微电 子中心； 场发射扫描电子显微镜（ 8=;3=& ） ： >3&;?@,, ， 日 本 >=AB 公司； 接触角仪： AC’!, 视频光学接触角测定仪， 德国 DEFEGHIJKLJ 公司。 !# 4" 制备方法 将 $+ @*. 聚苯乙烯和 ,+ @*. 聚甲基丙 烯 酸 甲 酯 （ 质量比， @,M 4, ）溶解在 <@+ *. 四氢呋喃溶剂中，必 要时采用超声促进溶解， 配制成质量分数 *N 的聚合 物溶液。然后将数滴聚合物溶液小心滴在固定于台式 旋涂 仪 上 的 玻 璃 基 板 上；匀 胶 机 转 速 设 定 为 !,,,O / 0KP， 时间设定为 ?,J， 进行旋涂后， 则在玻璃基 板上形成聚合物薄膜。放置该薄膜数小时， 以便薄膜 上的溶剂充分挥发。然后将其浸泡在大量的 @,Q 环 己烷中， !,0KP 后取出， 自然晾干， 则得到了鸟巢多孔 超疏水薄膜。制备过程如图 $ 所示。
（ "$ BA5OAP Q?P *?RASFRTP ,S4A5SAU， K5UO4OFOA ?Q BVA34UOPE， BV45AUA +STWA3E ?Q ,S4A5SAU， XA4Y45> "%%%&% ， BV45T； #$ ZA[TPO3A5O ?Q BVA34UOPE， BT[4OTR L?P3TR H54\APU4OE， XA4Y45> "%%%’( ， BV45T）
配制聚合物溶液 # 旋涂 # 环己烷处理 # 得到超疏水塑料薄膜 图 $" 超疏水塑料薄膜的制备过程
!# 4" 表征方法 鸟巢多孔超疏水聚合物薄膜的表面形貌分析采用 扫描电镜 8=;3=& 进行， 样品表面需要喷金处理， 测试 时所用的加速电压为 4-R； 薄膜的表面浸润性通过视 频光学接触角测量仪表征， 测试在室温下进行， 所用水 滴大小为 4+ , !2， 分别在 * 个以上不同的位置测量， 测 量数据取平均值得到结果。 4" 结果与讨论 4# $" 多孔聚合物薄膜的表面微观结构 以图 $ 所 示 制 备 过 程 所 得 到 薄 膜 的 表 面 俯 视 3=& 照片见图 ! 。从图 ! （ E） 可看出， 膜的微观结构为 鸟窝状， 呈多孔结构， 由一个个球粘连在一起， 形成棒 状并无规排列在一起， 这些棒及球的直径从几十纳米 到几微米不等， 是一种微纳米复合微观结构。测量该 膜与水的接触角， 为 （ $*5+ $ S $+ 4 ） T， 表现出超疏水
! ! 9#5’$"&’： 8VA UF[AP@VEWP?[V?]4S [?RE3AP OV45 Q4R3U ^APA [PA[TPAW ]E 45WFUOP4TR [?RE3APU ]E [VTUA@UA[T@ PTO4?5 3AOV?W$ 8VA UST5545> ARASOP?5 34SP?US?[E（ ,-*）43T>AU ?Q OVA UFPQTSA 3?P[V?R?>E ?Q OVA Q4R3U UV?^AW OVTO OVA UFPQTSAU A_V4]4OAW 5AUO@R4‘A T5W 34SP? 5T5?@UOPFSOFPAU$ 8VA UFPQTSAU UV?^AW UF[AP@VEWP?[V?]4S4OE ^4OV T S?5OTSO T5>RA（ !"）?Q ".&/ "0$ 8VA AQQASOU ?Q W4QQAPA5O A_[AP43A5OTR S?5W4O4?5U ?5 OVA ^AOOT]4R4OE ?Q OVA Q4R3U ^APA W4USFUUAW$ 8VA ]AUO QT]P4STO45> S?5W4O4?5U ^APA ： )**+ 1 ),（ ^Oa ）^TU " 1 . 2 " 1 # ， OVA OPATO3A5O O43A ]E OVA UARASO4\A U?R\A5O ^TU 3?PA OVT5 "% 345 T5W OVA OA3[APTOFPA ?Q OVA UARASO4\A U?R\A5O ^TU V4>VAP OVT5 6%7 $ :.1 ;($25： [RTUO4S Q4R3U； UF[AP@VEWP?[V?]4S4OE； 34SP?UOPFSOFPA； ^AOOT]4R4OE "! 引言 表面润湿性是固体表面的重要特性之一
是极为常见的一类界面现象，它直接影响自然界中生 物体的各种生命活动，而且在人类的生产与生活中也 起着重要的作用。固体表面的润湿性由其表面化学组 成和微观几何结构共同决定
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。而超疏水表面作为
昂贵， 或者制备条件苛刻， 费时费力。尤其难以制备出 大面积的超疏水薄膜， 这些都限制了它们的广泛实际 应用。所以迫切需要简单省时省力的方法来制备出低 成本大面积超疏水薄膜来满足实际需要。文章以相分 离为原理， 以通用塑料为原料通过简单方法制备出大 面积的附着性很好的超疏水薄膜， 并对不同实验条件
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合 备 制备 与制 成与 合成
超疏水性塑料薄膜简易制备方法研究
# 马! 英"， ， 马永梅" ， 曹新宇" ， 邹! 洪# ， 江! 雷"
图 (/ 与曲线 3 中对应点的表面 %0! 图
#!!" （ $ #% & #!!"） 质量分数为： （ 1） ,-) ， 对应图 3 中 1 点； （ 2） +() ， 对应图 3 中 2 点； （ 4） 3-) ， 对应图 3 中的 4 点； （ 5） (-) ， 对应图 3 中的 5 点； （ 6） 7-) ， 对应图 3 中的 6 点； （ 8） 纯 #!!"， 对应图 3 中的 8 点。
图 3/ 聚合物溶液中 #!!" 相对含量和薄膜浸润性关系曲线
处浓度比较高。于是 #% 溶解后， 则在薄膜表面上留下 许多大小不一的浅坑， 难以实现超疏水， 这时水滴可以 进入部分凹坑中。与曲线 3 中对应点的表面 %0! 照 片如图 ( 所示。
/ / 由于环己烷是 #% 的良溶剂和 #!!" 的非溶剂， 于是膜上的 #% 被溶解， 而 #!!" 不溶解留在基底上。 以下分两种情况结合 %0! 图进行讨论。第一种是当
具有特殊浸润性表面的一种， 可用来防水、 防雾、 防雪、 防尘 等。所 谓 超 疏 水 表 面 一 般 是 指 与 水 的 接 触 角 （ S?5OTSO T5>RA 即 !"）大于 ".%0 的表面。通常， 制备超 疏水性表面的方法有两种： 一种是在具有低表面能的 疏水材料（ 接触角大于 ;%0 ）表面构筑粗糙的几何结
!
（ "$ 中国科学院化学研究所， 分子科学中心， 北京! "%%%&% ； #$ 首都师范大学化学系， 北京! "%%%’( ）
! ! 摘要： 用相分离法， 以 )**+ 和 ), 为原料制备出超疏水薄膜。,-* 照片表明， 薄膜具有鸟巢状多孔 微纳米复合微观结构， 与水的接触角可达 ".&/ "0 ， 表现出良好的超疏水性。文中考查了不同制备条件 对薄膜表面浸润性的影响， 最佳制备条件为： 聚合物溶液中 )**+ 1 ), （ 质量比） 为 " 1 . 2 " 1 #， 选择性溶 剂处理时间超过 "%345， 选择性溶剂温度大于 6%7 。 塑料薄膜； 超疏水； 微观结构； 浸润性 关键词：
［ $$ ］ 性质， 如图 ! （ U） 所示为水滴在膜上的形状 。