多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超疏水材料及其制备方法，尤其涉及一种多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]低密度聚乙烯薄膜具有无味、无毒、成本低廉的优点，是一种非常重要且广泛使用的包装材料，然而，目前市场上所有低密度聚乙烯薄膜与水的接触角通常小于110°，其表面不具备自清洁性，防污能力也欠佳。
[0003]近年来，受荷叶效应的启发，与水接触角大于150°的超疏水材料引起了广泛的关注。超疏水材料的典型特征是:水滴和污水等液体在超疏水材料表面通常呈球形，液体在超疏水材料表面难以稳定存留，只要倾斜一个很小的角度或在微风或轻微外力的作用下，液体便会从超疏水材料表面快速滚落，滚落的同时带走材料表面的灰尘等污染物，从而起到自清洁的作用；将超疏水材料长期浸泡于水中不会有任何水滴渗透，且拿出来后其表面不会粘留任何水滴，具有极强的防水和阻水能力。这些独特的性质使超疏水材料表面可以长期保持干净和干燥，不仅能长期保持材料的美观，还能起到防水、防潮、抑菌防霉(因为大多数微生物的生长繁殖和新陈代谢等生理活动都需要一定的水分)等作用。另外，一些以水为介质的腐蚀、微量元素物质迀移等现象也可得到较大程度的抑制，这些独特的性质使得超疏水材料在工农业和日常生活中有着非常广阔的应用前景。
[0004]很显然，如果赋予低密度聚乙烯薄膜超疏水性无疑会大大提高其自清洁性、防污性、抑菌防霉性等，这必将会使低密度聚乙烯薄膜的应用范围得到进一步的拓宽。因此，发明一种工艺简单可控、成本低廉而又易于产业化的方法制备超疏水低密度聚乙烯薄膜是非常有必要的。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设备投入少、结构精度高的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜，还提供一种工艺简单可控、成本低廉且易于产业化的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜，所述多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜是以夏堇花瓣作为原始模板制备而成；所述多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜与水的接触角在150°?160°之间，水滴在所述多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜表面的滚动角小于10°。
[0007]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤:
(I)将夏堇花瓣作为原始模板，将聚二甲基硅氧烷、二丁基二月桂酸锡和正硅酸乙酯混合均匀，所得第一混合物浇注于所述夏堇花瓣的表面，经固化后，将固化的第一混合物从所述夏堇花瓣的表面剥离下来，得到与夏堇花瓣表面结构相反的第一混合物模板； (2)将环氧树脂胶和二乙烯三胺混合并搅拌均匀，将所得第二混合物浇注到所述第一混合物模板上，经固化后，将固化的第二混合物从所述第一混合物模板表面剥离下来，得到与所述夏堇花瓣表面结构一致的第二混合物模板；
(3)将低密度聚乙烯颗粒溶解于有机溶剂中，得到低密度聚乙烯溶液；
(4)将所述低密度聚乙烯溶液浇注于步骤(2)所得第二混合物模板上，经干燥和脱模后，得到多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜。
[0008]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(I)中，所述聚二甲基硅氧烷、二丁基二月桂酸锡、正硅酸乙酯的质量比为100?3: 4?2:1。
[0009]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述环氧树脂胶与二乙烯三胺的质量比为100: 5?15。
[0010]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(I)中，所述固化温度为室温(通常在10°C?30°C之间)，所述固化时间为24h?36h。
[0011]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述环氧树脂胶为环氧树脂胶E-51。
[0012]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述固化温度为80°C?120°C，所述固化时间为3h?10h。
[0013]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述低密度聚乙烯溶液的浓度为Ig.L 1?5g.L 1O
[0014]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述低密度聚乙烯颗粒的溶解温度为120°C?160°C ;所述有机溶液包括二甲苯、苯、十氢化萘。
[0015]上述的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述干燥的温度为120°C?160°C，所述干燥的时间为30min?60min。
[0016]本发明中，低密度聚乙烯颗粒的密度范围通常在0.910g/cm3?0.925g/cm3之间，可从市场上购买得到。
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜是以夏堇花瓣为原始模板制备而成，夏堇花瓣表面是很多锥形突起排列的结构，所得第二混合物模板与夏堇花瓣表面结构一致，即第二混合物模板表面是由大量规则排列的锥形阵列突起结构组成，它的反结构即是多孔结构，因此，本发明的超疏水低密度聚乙烯薄膜表面具有多孔结构。
[0018]2、本发明的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法操作工艺简单、重复性好，具有较好的产业化前景。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例1获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜表面的扫描电镜图。
[0020]图2为本发明实施例1获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的接触角测试图。
[0021]图3为本发明实施例2获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的接触角测试图。
[0022]图4为本发明实施例3获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的接触角测试图。
[0023]图5为本发明实施例4获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的接触角测试图。
[0024]图6为本发明实施例5获得的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的接触角测试图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0026]以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0027]实施例1
一种本发明的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜，以夏堇花瓣作为原始模板制备而成。该多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜与水的接触角为157°，水滴在该多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜表面的滚动角为6°。
[0028]—种上述本实施例的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤:
(I)用自来水将新鲜夏堇花瓣的表面清洗干净并作为原始模板。将聚二甲基硅氧烷、二丁基二月桂酸锡、正硅酸乙酯按质量比100: 4: I的比例混合均匀，所得第一混合物浇注到夏堇花瓣表面，固化温度为室温(30°C)，固化24小时后，将固化的第一混合物从夏堇花瓣表面剥离下来，得到与夏堇花瓣表面结构相反的第一混合物模板。
[0029](2)将环氧树脂胶E-51和二乙烯三胺按100: 10的质量比混合并搅拌均匀，将所得第二混合物浇注到第一混合物模板上，在80°C条件下固化3小时，将固化的第二混合物从第一混合物模板表面剥离下来，得到与夏堇花瓣表面结构一致的第二混合物模板。
[0030](3)将低密度聚乙烯颗粒于120°C (溶解温度)添加到二甲苯中，并加热搅拌10分钟，获得浓度为Ig.L 1均匀的低密度聚乙烯溶液。
[0031](4)将低密度聚乙烯溶液浇注于第二混合物模板上，然后置于真空干燥箱中在120°C下干燥30分钟，脱模后，便可获得多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜，微观结构如图1所示。经检测，所得多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜与水的接触角为157° (如图2所示)，滚动角为6。ο
[0032]实施例2
一种本发明的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜，以夏堇花瓣作为原始模板制备而成。该多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜与水的接触角为158°，水滴在该多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜表面的滚动角为3°。
[0033]—种上述本实施例的多孔超疏水低密度聚乙烯薄膜的制备方法，包括以下步骤:
(I)用自来水将新鲜夏堇花瓣的表面清洗干净并作为原始模板。将聚二甲基硅氧烷、二丁基二月桂酸锡、正硅酸乙酯按质量比100: 3: I的比例混合均匀，所得第一混合物浇注到夏堇花瓣表面，固化温度为室温(20°C)，固化36小时后，将固化的第一混合物从夏堇花瓣表面剥离下来，得到与夏堇花瓣表面结构相反的第一混合物模板。
[0034](2)将环氧树脂胶E-51和二乙烯三胺按100: 10的质量比混合并搅拌均匀，将所得第二混合物浇注到第一混合物模板上，在80°C条件下固化10小时，将固化的第二混合物从第一混合物模板表面剥离下来，得到与夏堇花瓣表面结构一致的第二混合物模板。<