专利名称：一种超疏水高密度聚乙烯薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超疏水高密度聚乙烯薄膜，本发明还涉及在大气 环境中制备超疏水高密度聚乙烯薄膜的方法。
技术背景众所周知，固体表面的润湿性由表面的化学组成和表面粗糙度决定。在表面能最低的光滑固体表面的接触角最多只能提高到120°C， 而在自然环境中却存在大量超疏水的表面(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)，最典型的就是荷叶表 面，水滴在荷叶表面通常形成亮晶晶的球形水珠，这些水珠不能稳定 地停留在荷叶表面，在微风或外界的作用力下，只要稍微摇动荷叶， 其表面的水珠便会滚落并带走荷叶表面的灰尘，起到自清洁的作用。 除了荷叶以外，自然界中还存在大量的超疏水表面，如芋头叶、鸟的 羽毛、蝴蝶的翅膀等。由于液体在超疏水表面上的接触面积非常小，超疏水表面上的氧 化、腐蚀、电流传导、霜冻等可以得到有效的抑制。因此，超疏水表 面材料在工农业生产和日常生活中具有广泛的应用前景，已经引起了 广泛的研究兴趣。但要使超疏水材料真正产业化并得到广泛的应用， 超疏水表面的制备是关键，也是基础。近年来，有很多方法被用来构 建超疏水表面，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 角虫角为160. 4±1. 20 ;金美花等在《AdvancedMaterials》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 此发明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。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种生产简单、性能稳定、成
本低廉的超疏水高密度聚乙烯薄膜。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种操作工艺简单、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 产业化的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的超疏水高密度聚乙烯薄 膜，是由无数树叶状的高密度聚乙烯薄片组成的多孔的表面，膜与水的接触角在150° 165°之间，水滴在材料表面的滚动角小于15°。本发明的超疏水高密度聚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30% 90%的环境中放置一年，超疏水性质 没有发生变化。本发明提供的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法包括如下步骤(1) 、称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100 14(TC溶解于二甲 苯中，形成浓度为1 50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；(2) 、往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1% 60%的乙醇；(3) 、采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上， 在相对湿度为60 75%，温度为5 25'C的环境下干燥8 12小时， 所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。本发明的超疏水薄膜所用的溶剂是二甲苯。 本发明所用的乙醇是无水乙醇或95%的乙醇。本发明的超疏水高密度聚乙烯薄膜的基底是玻璃、陶瓷、金属或 硅晶片。本发明的具有超疏水性的高密度聚乙烯薄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。
图1是本发明实施例1获得的超疏水高密度聚乙烯薄膜的扫描电 镜图；图2是本发明实施例1获得的超疏水高密度聚乙烯薄膜表面与水 的接触角测试图。
具体实施方式
通过下面给出的本发明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发明的限定。 实施例1:首先，称取0. 3克高密度聚乙烯颗粒于12(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成浓度为10mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯 溶液中加入3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶 液流布在玻璃基底上，在相对湿度为75%，温度为5'C的环境下干燥 10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。参见图1和图 2，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160±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫 描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚 乙烯片组成。 实施例2:首先，称取0. 3克高密度聚乙烯颗粒于IO(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成浓度为10mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯 溶液中加入3ml的95%的乙醇；采用流延法将添加95%的乙醇的高密 度聚乙烯溶液流布在陶瓷基底上，在相对湿度为60%，温度为25'C的 环境下干燥8小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。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150±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜 进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片 组成。 实施例3:首先，称取0.03克高密度聚乙烯颗粒于14(TC溶解于30ml 二甲 苯中，形成浓度为lmg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙 烯溶液中加入0. 3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙 烯溶液流布在金属基底上，在相对湿度为70%，温度为2(TC的环境下 干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。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155±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了 观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。 实施例4:首先，称取1. 5克高密度聚乙烯颗粒于ll(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成浓度为50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯 溶液中加入18ml的95%的乙醇无水乙醇；采用流延法将添加95%的乙 醇的高密度聚乙烯溶液流布在硅晶片基底上，在相对湿度为65%，温 度为l(TC的环境下干燥10小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚 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160 ±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发现该薄膜是由无数不规则的树叶状 的高密度聚乙烯片组成。 实施例5:首先，称取0.6克高密度聚乙烯颗粒于120'C溶解于30ml 二甲苯中，
形成浓度为20mg/ml的高密度聚乙烯溶液；然后往高密度聚乙烯溶液 中加入3ml无水乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流 布在玻璃基底上，在相对湿度为60%,温度为5'C的环境下干燥10小 时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。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160 ±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N扫描电镜进行了观察，发 现该薄膜是由无数不规则的树叶状的高密度聚乙烯片组成。
权利要求
1、一种超疏水高密度聚乙烯薄膜，其特征是所述膜为多孔白色薄膜，薄膜由无数树叶状的高密度聚乙烯片组成，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15°。
2、 制备权利要求1所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的方法，其特征为制备步骤包括(1) 、称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100 14(TC溶解于二甲 苯中，形成浓度为1 50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；(2) 、往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1% 60%的乙醇；(3) 、采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上， 在相对湿度为60 75%，温度为5 25'C的环境下干燥8 12小时， 所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。
3、 根据权利要求2所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法， 其特征为所述的乙醇为无水乙醇或95%的乙醇。
4、 根据权利要求2所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制备方法， 其特征为所述的基底是玻璃、陶瓷、金属或硅晶片。
全文摘要
本发明公开了一种超疏水高密度聚乙烯薄膜及其制备方法。首先称取一定量的高密度聚乙烯颗粒于100～140℃溶解于二甲苯中，形成浓度为1～50mg/ml的高密度聚乙烯溶液；再往高密度聚乙烯溶液中加入为溶液体积的1％～60％的乙醇；采用流延法将添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上，在相对湿度为60～75％，温度为5～25℃的环境下干燥8～12小时，所得白色薄膜即为超疏水高密度聚乙烯薄膜。本发明是一种生产简单、性能稳定、成本低廉的超疏水高密度聚乙烯薄膜。提供的方法操作工艺简单、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。
文档编号C08J5/18GK101157768SQ20071019240
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月23日 优先权日2007年11月23日
发明者袁志庆, 洪 陈 申请人:袁志庆;陈 洪