利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜 的方法。
【背景技术】
[0002] 人们通过研究发现通过控制物体表面的形貌可以提高物体表面的润湿特性，超疏 水表面逐渐进入人们的视野。超疏水表面是指静态接触角大于等于150°的表面，荷叶表面 和玫瑰花表面为自然界中常见的超疏水表面。荷叶表面具有微米-纳米分级结构，具体为： 荷叶表面分布着直径几到十几微米大小的表面突起，突起之间布满了直径约为200纳米的 微小颗粒。荷叶效应是经典的具有小的接触角滞后的超疏水表面，属于低粘性的超疏水表 面，当水滴落在上面时能够自由的滚动，同时带走表面的灰尘，具有自清洁功能。玫瑰花表 面的微米-纳米分级结构具体为：玫瑰花表面周期性排列大小约为十几微米的，微乳突上 布满了纳米折痕。玫瑰花效应是具有较大接触角滞后的超疏水表面，属于高粘性的超疏水 表面，当水滴落在上面时不能自由滚动，甚至将表面上下颠倒水滴也不会落下，利用玫瑰花 效应可用于微流体器件和液滴的定向转移。
[0003] 目前制备超疏水表面的方法具体包括溶胶_凝胶法、模板法、印刷法、化学沉积 法、自组装法、湿法化学法、等离子体处理法等，主要分为两类：一是用低表面能物质修饰具 有一定粗糙结构的表面；二是直接在物质表面构造具有特殊微米-纳米二阶结构的形貌。 然而，第一种制备方法需要低表面能物质或纳米颗粒修饰，成本昂贵，并不适合用来大面积 制备超疏水表面，第一种制备方法过程复杂、条件苛刻，需要大量的人力、物力和时间。除此 之外，用来制备超疏水表面的材料多为非生物降解的石油基的聚合物，会对环境带来巨大 的压力。同时现已投入市场的超疏水材料也存在表面微细结构强度低、易老化、易磨损、易 污染、使用寿命短等缺点。
[0004] 中国专利CN102179188A公布了一种聚偏氟乙烯疏水膜的超疏水化改性方法，在 使用非溶剂辅助的同时，还需要在一定湿度的空气中进行蒸气诱导形成凝胶状的初生膜 态，且制备过程经历了膜液熟化、刮膜、蒸气诱导凝胶成膜、水凝胶脱膜、干燥，制备条件要 求严苛，过程复杂。
[0005] 因此，开发出一种过程简单、条件温和、对环境友好、使用寿命长的超疏水薄膜的 制备方法具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种过程简单、条件温和的利用相分离法制备聚乳酸超疏 水薄膜的方法。
[0007] 基于上述目的，本发明采用如下技术方案：利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜 的方法，步骤为： (1)制备预涂覆液：将不良溶剂和良溶剂混合均匀制备混合溶剂，将聚乳酸溶解在混 合溶剂中制成预涂覆液； ⑵制备涂覆液：在预涂覆液中再次加入不良溶剂，搅拌均勾，制得涂覆液； (3)涂片、干燥：将涂覆液涂到载体上，干燥，即可得到聚乳酸超疏水薄膜。
[0008] 优选地，所述的良溶剂为氯仿或二氯甲烷。
[0009] 优选地，所述不良溶剂为无水乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或几种。
[0010] 优选地，步骤（1)制备混合溶剂时，不良溶剂与良溶剂的体积比为 (0? 11~0? 15) :1〇
[0011] 优选地，所述预涂覆液中，聚乳酸与良溶剂的比例为45~51mg:lmL。
[0012] 优选地，步骤（2)制备涂覆液时，不良溶剂再次添加量与预涂覆液的体积比为 (0? 4~1) :1〇
[0013] 进一步地，所述干燥过程为：将涂覆后的载体在室温下预干燥12h~ 18h，然后将 载体置于40~50°C下干燥48h~ 72h。
[0014] 进一步地，所述预干燥条件为：于通风橱下干燥、于自然条件下干燥或于留有一定 缝隙的覆盖物下面干燥 与现有技术相比，本发明提供的利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法具有以下 优点：（1)本发明采用生物可降解的聚乳酸作为原料，具有良好的环境友好性；（2)本发明 利用非溶剂辅助法一步式地制备出了具有微米-纳米二阶阶层结构的超疏水表面，制备方 法操作简单，条件温和，成膜过程无需熟化和蒸气诱导，减少了凝胶过程，进而减少了反应 时间，工作效率高；（3)在制备超疏水薄膜过程中不需要添加无机纳米颗粒或者低表面能 物质，制作成本低廉；（4)本方法采用的易挥发性溶剂容易通过挥发性有机化合物收集系 统进行回收再利用。
[0015] 采用本发明提供的利用相分离法制备聚乳酸超疏水薄膜的方法，制备出的超疏水 薄膜表面形貌为微米-纳米分级结构，其对水的接触角大于150°，最高可达158. 25°。同 时，采用本方法制备的超疏水薄膜具有较长的使用寿命。
【附图说明】
[0016] 图1为样品1表面的扫描电镜照片图； 图2为样品2表面的扫描电镜照片图； 图3为样品3表面的扫描电镜照片图； 图4为样品4表面的扫描电镜照片图； 图5为样品5表面的扫描电镜照片图； 图6为样品6表面的扫描电镜照片图； 图7为样品7表面的扫描电镜照片图； 图8为样品8表面的扫描电镜照片图； 图9为样品9表面的扫描电镜照片图； 图10为样品10表面的扫描电镜照片图； 图11为样品11表面的扫描电镜照片图； 图12为样品12表面的扫描电镜照片图； 图13为样品13表面的扫描电镜照片图； 图14为样品14表面的扫描电镜照片图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0018] 实施例 1~14 利用相分离法制备实施例1~14的聚乳酸超疏水薄膜，制备过程中各物质的种类及添 加量见表1，其具体步骤为： (1) 将体积为V1的不良溶剂无水乙醇加入到体积为V2的的良溶剂二氯甲烷中，搅拌， 将2. 34g聚乳酸加入上述混合溶剂中，搅拌，使聚乳酸充分溶解得预涂覆液； (2) 将体积为^的的不良溶剂无水乙醇加入到50mL上述预涂覆液中，搅拌，得涂覆溶 液； (3) 将2. 5mL的涂覆溶液均匀地涂到载体上，于留有一定缝隙的覆盖物下面预干燥12 h~18h，然后将载体放入45±5°C的烘箱中干燥48h~72h，即在载体上形成一层聚乳酸超 疏水薄膜。
[0019] 所使用的载体要求表面平整光滑，例如可采用载玻片、硅片、表面光滑的金属板 等。
[0020] 实施例1~14制备的聚乳酸超疏水薄膜分别记作样品1、样品2、……、样品13、样 品14,样品1~14的薄膜的表面的扫描电镜照片图见图1~14。
[0021]
备注：表1中，再次加入的不良溶剂的体积是指向50mL预涂覆液中再次加入的不良溶 剂的体积。
[0022] 样品分析 对样品1~14的进行扫描电镜观察，其结果见图1~14所示，可以得到样品1~14的微观 形貌，并测定各样品的接触角，具体为： 从图1可以看出，样品1的薄膜表面的微米-纳米分级结构为：直径几微米规则微球周 围布满了纳米级别的小球，微球表面布满了极浅的纳米折痕；经接触角测量仪测量可得薄 膜表面接触角为148.5°，该接触角接近150°。