一种PS‑TiO2有机/无机复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PS‑TiO2有机/无机复合薄膜，是在PS基板上自下而上依次有PS过渡层和TiO2纳米颗粒层。制备该复合薄膜是以二氧化钛和PS为主要原料，以四氢呋喃和无水乙醇为溶剂。在PS基板上采用旋涂法或者浸渍提拉法制备PS过渡层和TiO2纳米颗粒层；并对样品进行热处理，得到PS‑TiO2有机/无机复合薄膜。本发明专利技术的PS‑TiO2有机/无机复合薄膜中的TiO2分散均匀，且TiO2与PS基板之间的结合牢固，可应用于光致细胞脱附和组织工程等领域。此外本发明专利技术的制备方法，工艺简单，易于实现，有利于进行推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种PS-TiO2有机/无机复合薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种有机/无机复合薄膜及其制备方法，具体涉及一种PS-TiO2有机/无机复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
二氧化钛是一种无毒并且具有良好生物相容性和化学稳定性的无机材料，并且在UV365nm条件下光照一定时间后，具有光响应性变化，可变为超亲水,，能够提高细胞活性。已有研究发现在二氧化钛纳米点薄膜上培养细胞，紫外光照20min后，能形成良好的细胞脱附，脱附率可以达到90%以上，并使细胞仍能够保持良好的活性，因此其在生物医学领域中被广泛的应用[Y.Hong,M.F.Yu,W.J.Weng,K.Cheng,H.M.Wang,J.Lin.Light-inducedcelldetachmentforcellsheettechnology.Biomaterials,2013,34(1):11-18]。现今在高分子有机物基板上制备TiO2薄膜制备方法有很多，但TiO2薄膜与聚苯乙烯基板的结合能力比较弱，使得薄膜容易脱落。此外，用TiO2纳米颗粒来制备复合薄膜时，TiO2纳米颗粒极易发生团聚，这大大影响了其在复合薄膜中的均匀分散性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结合牢固且制备工艺简单、成本低廉的PS-TiO2有机/无机复合薄膜及其制备方法。本专利技术的PS-TiO2有机/无机复合薄膜，在PS基板上自下而上依次有PS过渡层及TiO2纳米颗粒层。所述的TiO2纳米颗粒层中TiO2纳米颗粒的直径通常为20～300nm。制备上述的PS-TiO2有机/无机复合薄膜的方法，包括如下步骤：（1）将聚苯乙烯（PS）颗粒加入四氢呋喃（THF）中，其中PS颗粒与四氢呋喃的质量比为5~20:80~95，搅拌至完全溶解，得到A溶液；（2）将TiO2纳米颗粒加入无水乙醇中得到混合溶液，其中TiO2纳米颗粒与无水乙醇质量比为1:1～4，再将该混合溶液与四氢呋喃按体积比1:1～4混合后，以280~320r/min的转速进行球磨4~6h，再超声振荡0.5-1h，得到B溶液；（3）在洁净的PS基板上滴加A溶液，以6000-8000r/min的转速进行第一次旋涂，获得PS过渡层，第一次旋涂结束5s内再向PS过渡层上滴加B溶液，以6000-8000r/min的转速进行第二次旋涂，两次旋涂的总时间为20-60s；或者将洁净的PS基板浸入A溶液中2-6s，以20-40cm/min的速度将PS基板提拉出A溶液，获得PS过渡层，提拉结束5s内再将该基板浸入B溶液5-10s，以10-20cm/min的速度将基板提拉出B溶液；（4）将经步骤（3）处理的样品在55-70℃保温8-16h，取出后获得PS-TiO2有机/无机复合薄膜。本专利技术的制备方法具有如下特点：1）通过充分的球磨和超声振荡极大地改善了TiO2在溶剂中的分散性，有效的避免了TiO2纳米颗粒的团聚。2）选用四氢呋喃作为溶剂，因为THF对PS颗粒有一定的溶解能力，并且不会破坏无机粒子TiO2的表面形貌；此外THF具有较低的沸点，而无水乙醇C2H5OH挥发性很强，在随后的热处理中能够去除，保证了PS-TiO2有机/无机复合薄膜的制备。3）在步骤（3）中，无论是采用旋涂法还是浸渍提拉法，在制备完PS过渡层后，立即制备TiO2层，可以使得TiO2纳米颗粒更好的嵌入到PS过渡层中，可以增强TiO2层与PS基板的结合力。本专利技术的PS-TiO2有机/无机复合薄膜，TiO2纳米颗粒层中的TiO2纳米颗粒分散均匀，且通过制备PS过渡层极大的提高了TiO2纳米颗粒层与基板之间的结合力，具有良好的生物相容性和自清洁功能，可应用于光致细胞脱附和组织工程等领域。此外本专利技术的制备方法，工艺简单，易于实现，有利于进行推广应用。附图说明图1是PS-TiO2有机/无机复合薄膜的结构示意图；图2是实施例1制得的PS-TiO2有机/无机复合薄膜的表面形貌图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的PS-TiO2有机/无机复合薄膜，在PS基板1上自下而上依次有PS过渡层2和TiO2纳米颗粒层3。实施例1（1）将PS颗粒溶解在THF中，PS颗粒与THF的质量比为5:95，进行磁力搅拌至完全溶解，得到A溶液；（2）将粒径为20nm的TiO2颗粒分散在C2H5OH中，TiO2与C2H5OH质量比为1:1，再将该混合液与THF按体积比1:1混合后，进行球磨，球磨转速为280r/min，球磨时间为4h，再在100W功率下进行超声震荡0.5h，得到B溶液。（3）将清洗过后的PS基板放在旋涂仪的转台上，调整转速为6000r/min，用移液枪量取25ulA溶液滴加在PS基板上，进行第一次旋涂8s，结束5s内量取25ulB溶液滴加在上述基板上进行第二次旋涂7s，制得PS-TiO2-THF-C2H5OH复合薄膜。（4）将上述复合薄膜置于55℃烘箱中保温16h，制得PS-TiO2有机/无机复合薄膜。本例制得的PS-TiO2复合薄膜的表面形貌图如图2所示，可以看出TiO2纳米颗粒分散均匀，采用UV365照射20min后，薄膜接触角变化幅度为40°左右。TiO2纳米颗粒与PS基板结合较好，超声震荡5min，复合薄膜不脱落。实施例2（1）将PS颗粒溶解在THF中，PS颗粒与THF的质量比为10:90，进行磁力搅拌至完全溶解，得到A溶液；（2）将粒径为80nm的TiO2颗粒分散在C2H5OH中，TiO2与C2H5OH质量比为1:2，再将该混合液与THF按体积比1:2混合后，进行球磨，球磨转速为290r/min，球磨时间为4.5h，再在100W功率下进行超声震荡0.5h，得到B溶液。（3）采用浸渍提拉法先将洁净的PS基板浸入A溶液保持2s，以20cm/min的提拉速度将PS基板提拉出A溶液，5s内再将该PS基板浸入B溶液保持10s，再以20cm/min的速度将PS基板提拉出B溶液。（4）将（3）处理后的PS基板置于55℃度烘箱中保温16h，从而制得PS-TiO2有机/无机复合薄膜。本例制得的复合薄膜经UV365照射20min后，薄膜接触角变化幅度为30°左右。TiO2纳米颗粒与PS基板结合较好，超声震荡5min，复合薄膜不脱落。实施例3（1）将PS颗粒溶解在THF中，PS颗粒与THF的质量比为15:85，进行磁力搅拌至完全溶解，得到A溶液；（2）将粒径为140nm的TiO2颗粒分散在C2H5OH中，TiO2与C2H5OH质量比为1:3，再将该混合液与THF按体积比1:3混合后，进行球磨，球磨转速为300r/min，球磨时间为4.5h，再在100W功率下进行超声震荡40min，得到B溶液。（3）将清洗过后的PS基板放在旋涂仪的转台上，调整转速为7000r/min，用移液枪量取25ulA溶液滴加在PS基板上，进行第一次旋涂20s，结束5s内量取25ulB溶液滴加在上述基板进行第二次旋涂20s，制得PS-TiO2-THF-C2H5OH复合薄膜。（4）将上述复合薄膜置于65℃烘箱中保温13h，制得PS-TiO2有机/无机复合薄膜。本例制得的复合薄膜经UV365照射20min后，薄膜接触角变化幅度为25°左右。TiO2纳米颗粒与PS基板结合较好，超声震荡5min，复合薄膜不脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
PS‑TiO2有机/无机复合薄膜，其特征是在PS基板（1）上自下而上依次有PS过渡层（2）和TiO2纳米颗粒层（3）。

【技术特征摘要】
1.一种PS-TiO2有机/无机复合薄膜的制备方法，所述的复合薄膜是在PS基板(1)上自下而上依次有PS过渡层(2)和TiO2纳米颗粒层(3)，其特征在于，包括如下步骤：(1)将PS颗粒加入四氢呋喃中，其中PS颗粒与四氢呋喃的质量比为5～20:80～95，搅拌至完全溶解，得到A溶液；(2)将TiO2纳米颗粒加入无水乙醇中得到混合溶液，其中TiO2纳米颗粒与无水乙醇质量比为1:1～4，再将该混合溶液与四氢呋喃按体积比1:1～4混合后，以280～320r/min的转速进行球磨4～6h，再超声振荡0.5-1h，得到B溶液；(3)在洁净的PS基板上滴加A溶液，以6000-8000r/min的转速进行第一次旋涂，获...

【专利技术属性】
技术研发人员：程逵，成智国，翁文剑，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33