本发明专利技术公开了一种超疏水聚苯乙烯薄膜为疏松多孔的白色薄膜，薄膜由直径为１－４μｍ的聚苯乙烯微球组成，孔隙直径１０ｎｍ－１０μｍ；薄膜与水的接触角在１５０－１６５°之间，水滴在薄膜表面的滚动角小于１０°。制备步骤包括：（１）称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于溶剂中，形成浓度为１－５０ｇ.Ｌ↑［－１］的聚苯乙烯溶液；（２）将加入量为溶液体积的２０％－６０％的乙醇加入到聚苯乙烯溶液中，并快速搅拌；（３）采用流延法将添加乙醇的聚苯乙烯溶液流布在基底上，在室温大气环境中自然干燥８－１２小时即为超疏水聚苯乙烯薄膜。该薄膜无味无毒，在液体无损失输送、自清洁、防水防潮等领域具有十分广泛的应用前景。制备方法操作工艺简单、可控性好、成本低、无需复杂的化学处理、也不需要昂贵的设备、易于产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超疏水聚苯乙烯薄膜，本专利技术还涉及在室温大气 环境中制备超疏水聚苯乙烯薄膜的方法。技术背景受荷叶效应的启发，具有超疏水表面的固体材料(材料表面与水的接触角大于150° ，并且水滴在表面上有较小的滚动角)引起了广 泛的兴趣。超疏水表面由于具有防水、防雾、抗氧化、自清洁等特点， 在科学研究和工农业生产以及日常生活中都具有广泛的应用前景。例 如可应用于自清洁功能的建筑材料和外墙涂料、自清洁功能的纺织 品、液体的无损失输送、防潮包装材料、抑制凝血和血液污染的生物 医用材料等。众所周知，固体表面的润湿性由表面的化学组成和表面粗糙度决 定。在光滑表面的接触角最多只能提高到12(TC。通过对荷叶等自然 界超疏水表面的研究发现，超疏水性质是由低表面能材料和表面粗糙 度共同决定的。因此，构建超疏水的表面需要将表面能和表面粗糙度 结合才能实现。目前，有很多方法被用来构建具有超疏水表面的固体 材料，如江雷等在《Angew. Chem. Int. Ed.》2004, 43， 4338-4341上报道了利用电纺技术制备类荷叶状的超疏水表面，其接触角为 160. 4±1. 2° ;金美花等在《Advanced Materials》2005， 17， 1977-1981上报道了利用氧化铝为模板制备超疏水聚苯乙烯薄膜； Poncin-Epai 1 lard 等在《Surface & Coatings Technology 》 2006， 200， 5296-5305上报道了利用等离子体技术制备透明的超疏水聚乙烯 薄膜，其接触角达到170。；除了以上方法以外，还有溶胶-凝胶法、 氟化涂层法、化学气相沉积法、电化学沉积法、聚电解质交替沉积法、 阳极氧化法、机械拉伸法等。然而，现有的这些方法要么使用昂贵的 材料，要么需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程，难以产业化。因 此专利技术一种简单而又易于产业化的技术制备超疏水表面是非常有必 要的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种性能好、成本低廉、易于 产业化的超疏水聚苯乙烯薄膜。本专利技术还要解决的另一个技术问题是提供一种简单而又易于产业化的超疏水聚苯乙烯膜的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的超疏水聚苯乙烯薄膜为疏松多孔的白色薄膜，薄膜由直径为1-4陶的聚苯乙烯微球组成，孔隙 直径10nm-10陶；薄膜与水的接触角在150-165°之间，水滴在薄膜 表面的滚动角小于10° 。本专利技术的超疏水聚苯乙烯薄膜的超疏水性质稳定，在温度范围为0- 40°C、相对湿度为20%-70%的环境中放置一年，超疏水性质没有发 生变化。本专利技术的超疏水聚苯乙烯薄膜的制备方法包括如下步骤(1) 、称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于溶剂中，形成浓度为1- 50g L—i的聚苯乙烯溶液；(2) 、将加入量为溶液体积的20%-60%的乙醇加入到聚苯乙烯溶液 中，并快速搅拌；(3) 、采用流延法将添加乙醇的聚苯乙烯溶液流布在基底上，在 室温大气环境中自然干燥8-12小时，所得白色薄膜即为超疏水聚苯 乙烯薄膜。本专利技术的超疏水薄膜所用的溶剂是三氯甲烷、四氢呋喃、二甲 苯中任何一种或它们的混合物。本专利技术所用的乙醇是无水乙醇或95%的乙醇；搅拌时间为卜10 分钟。本专利技术的超疏水聚苯乙烯薄膜的基底是玻璃、陶瓷、金属或硅晶片。本专利技术的超疏水薄膜所用的溶剂是三氯甲烷、四氢呋喃、二甲 苯中任何一种或它们的混合物。本专利技术所用的乙醇是无水乙醇或95%的乙醇；乙醇的加入量为溶 剂体积的20%-60%;搅拌时间为1-IO分钟。本专利技术的超疏水聚苯乙烯薄膜的基底是玻璃、陶瓷、金属或硅晶片。本专利技术的具有超疏水性的聚苯乙烯膜的制备方法操作工艺简单、 重现性好、无需任何昂贵设备、也不需要复杂的化学处理过程，具有 很好的工业化应用前景。本专利技术的超疏水聚苯乙烯薄膜无味无毒，对环境友好，在液体无 损失输送、防水防潮等领域有广泛的应用前景。具体实施方式通过下面给出的本专利技术的具体实施例可以进一步清楚地理解本发 明，但下述实施例并不是对本专利技术的限定。 实施例1:首先，将玻璃片浸入浓硫酸与30wt%双氧水7: 3体积比的溶液中预处理lh后取出，用大量去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预 处理好的干净玻璃片。然后称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于三氯甲烷中，形成浓度为10g L^的聚苯乙烯溶液并于室温下搅拌30分钟， 再加入为聚苯乙烯溶液体积的60%的无水乙醇中并搅拌5分钟，接着 用流延法将聚苯乙烯溶液流布于处理好的玻璃片上，在室温大气环境 中自然干燥10h后，在玻璃表面形成一层白色的聚苯乙烯薄膜。用 0CA20接触角测试仪测试该薄膜表面的润湿性，结果表明该表面与水 的接触角为158±1.9° 。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电 镜进行了观察，发现该薄膜是由直径为1-4,的聚苯乙烯微球组成的 多孔薄膜。 实施例2:首先，将玻璃片浸入浓硫酸与30wt%双氧水7: 3体积比的溶液 中预处理lh后取出，用大量去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预 处理好的干净玻璃片。然后称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于二甲苯 中，形成浓度为50g L—i的聚苯乙烯溶液中并于室温下搅拌30分钟， 再加入为聚苯乙烯溶液体积的20%的无水乙醇并搅拌5分钟，接着用 流延法将聚苯乙烯溶液流布于处理好的玻璃片上，在室温大气环境中 自然干燥8h后，在玻璃表面形成一层白色的聚苯乙烯薄膜。获得的 聚苯乙烯薄膜表面与水的接触角为157±2° ，薄膜由直径为1-5陶的 聚苯乙烯微球组成。 实施例3:首先，将玻璃片浸入浓硫酸与30wt%双氧水7: 3体积比的溶液 中预处理lh后取出，用大量去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预 处理好的干净玻璃片。然后称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于三氯甲 烷中，形成浓度为40g L—'的聚苯乙烯溶液并于室温下搅拌30分钟， 再加入为聚苯乙烯溶液体积的50%的95%的乙醇并搅拌10分钟，接着 用流延法将聚苯乙烯溶液流布于处理好的玻璃片上，在室温大气环境 中自然干燥10h后，在玻璃表面形成一层白色的聚苯乙烯薄膜。所获 得的聚苯乙烯薄膜表面与水的接触角为160±2° ，薄膜由直径为 l-4^m的聚苯乙烯微球组成。 实施例4:首先，将硅晶片浸入浓硫酸与30wt%双氧水7: 3体积比的溶液 中预处理lh后取出，用大量去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预 处理好的干净硅晶片。然后称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于四氢呋 喃中，形成浓度为10g L—'的聚苯乙烯溶液并于室温下搅拌30分钟， 再加入为聚苯乙烯溶液体积的30%的无水乙醇加入聚苯乙烯溶液中并搅拌8分钟，接着用流延法将聚苯乙烯溶液流布于处理好的硅晶片上， 在室温大气环境中自然干燥12h后，在玻璃表面形成一层白色的聚苯 乙烯薄膜。获得的聚苯乙烯薄膜表面与水的接触角为158±2.1° ，薄 膜由直径为1-4,的聚苯乙烯微球组成。 实施例5:首先，将玻璃片浸入浓硫酸与30wt%双氧水7: 3体积比的溶液 中预处理lh后取出，用大量去离子水冲洗，并用氮气吹干，得到预 处理好的干净玻璃片。称取一定量的聚苯乙烯颗粒溶解于三氯甲烷 中，形成浓度为lg L—'的聚苯乙烯溶液并于室温下搅拌30分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超疏水聚苯乙烯薄膜，其特征是：所述薄膜为疏松多孔的白色薄膜，薄膜由直径为１－４μｍ的聚苯乙烯微球组成，孔隙直径１０ｎｍ－１０μｍ；薄膜与水的接触角在１５０－１６５°之间，水滴在薄膜表面的滚动角小于１０°。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪，彭万喜，邓和平，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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