一种可降解超疏水薄膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种薄膜，具体地说，是一种可光降解的超疏水薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的不断增强，具有超疏水高分子薄膜的制备与研究越来越引起人们的关注。超疏水薄膜是指薄膜与水的接触角大于150°，滚动角小于10°的一类具有特殊表面性质的薄膜。由于液体在超疏水薄膜上的接触面积非常小，通过水滴在薄膜表面的滚动可带走污染物，从而达到清洁的目的，此类薄膜已经广泛用于室外天线、涂料以及包装等领域。
[0003]由于高分子薄膜具有分子量大、性能稳定、耐酸碱、耐腐蚀性强等特点，但除了个别的热分解性外，在自然环境中，高分子薄膜的光分解和生物分解性能均较差。近些年来，由高分子薄膜带来的环境问题日益严峻。而目前常见的超疏水高分子薄膜由于采用传统的高分子树脂为原料，导致其不具备可光降解特性。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种可降解超疏水薄膜及其制备方法，不仅具有超疏水性，同时具有可光降解性，从而有助于提高薄膜在超疏水性方面的使用和使用后的降解性能。
[0005]为达到以上目的，本发明采用的技术方案为:一种可降解超疏水薄膜，包含按重量份计的如下组分:60?80份聚合物树脂、15?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水剂、4?6份光敏剂以及8?10份增塑剂，其中，所述聚合物树脂选自聚酮树脂、聚乳酸树脂中的一种或两种混合。
[0006]根据本发明的一实施例，所述聚合物树脂为聚酮树脂和聚乳酸树脂的混合物。
[0007]根据本发明的一实施例，所述聚合物树脂中的各组分按照重量份计分别为35?40份聚酮树脂以及25?40份聚乳酸树脂。
[0008]根据本发明的一实施例，所述氟丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸六氟丁酯。
[0009]根据本发明的一实施例，所述疏水剂为全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷。
[0010]根据本发明的一实施例，所述光敏剂为安息香正异丁醚。
[0011 ] 根据本发明的一实施例，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
[0012]一种可降解超疏水薄膜的制备方法，其包括步骤:
[0013]S100溶解聚合物树脂于有机溶剂中；
[0014]S200加入氟丙烯酸酯乳液于聚合物树脂中，搅拌均匀，其中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为30min ；
[0015]S300加入疏水剂于聚合物树脂和氟丙烯酸酯乳液中，搅拌30min后，加入光敏剂和增塑剂，提高搅拌速度到800r/min，继续搅拌lh，使得各组分混合均匀，得混合液；
[0016]S400涂布混合液于基板，以用于挥发有机溶剂，形成薄膜；以及
[0017]S500将涂有薄膜的基板浸润于二甲基亚砜溶剂中，放置后取出晾干，制得可降解超疏水薄膜。
[0018]根据本发明的一实施例，所述步骤S100包括步骤:
[0019]S110将相应质量份的聚酮树脂溶于醋酸乙烯中，在30°C水浴中溶解；
[0020]S120将相应质量份的聚乳酸树脂溶于四氢呋喃中，在30°C水浴中溶解；以及[0021 ] S130将步骤S110中的聚酮树脂混合液与步骤S120中的聚乳酸树脂混合液在反应器中混合，在500r/min转速下搅拌30min混合均勾。
[0022]根据本发明的一实施例，所述步骤S500中的浸润温度是45 V，放置时间为2h。
[0023]本发明的有益效果为:
[0024]1、所述可降解超疏水薄膜，选择氟丙烯酸酯乳液为原料，通过加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷为疏水剂，赋予薄膜具有优异的超疏水特性，当聚合物树脂为聚酮树脂和聚乳酸树脂的混合树脂时，所得薄膜与水的接触角均大于160°。
[0025]2、通过筛选可光降解的聚酮树脂为原料，通过加入安息香正异丁醚作为薄膜的光敏剂，氟丙烯酸树脂的氟基团提高了光敏剂对紫外光或太阳光的响应能力，加速自由基的产生，扩大聚合物树脂的最大吸收波长范围，提高薄膜的光降解性能，可以使得薄膜具有优异的光降解特性。
【具体实施方式】
[0026]以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0027]—种可降解超疏水薄膜，包含按重量份计的如下组分:60?80份聚合物树脂、15?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水剂、4?6份光敏剂以及8?10份增塑剂，其中，所述聚合物树脂选自聚酮树脂、聚乳酸树脂中的一种或两种混合。从而，通过所述氟丙烯酸酯乳液和所述光敏剂改性的聚合物树脂，同时具有可光降解性和疏水性，有助于提高所制得的薄膜在使用中具有超疏水性能以及在使用后的处理中具有光降解性能。
[0028]所述聚合物树脂为聚酮树脂和聚乳酸树脂的混合物。其中，所述聚酮树脂溶于醋酸乙烯溶剂中，所述聚乳酸树脂溶于四氢呋喃溶剂中，所述聚酮树脂与所述聚乳酸树脂具有光降解性，其中，聚酮树脂存在羰基，可进行化学改性，最大吸收波长范围为280?290nm，太阳光中的紫外光在此波长范围内，在室外易发生光降解，聚酮树脂光降解是在羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及二氧化碳等低分子物，防止发生高分子薄膜难降解的环境污染问题。
[0029]所述聚合物树脂中的各组分按照重量份计分别为35?40份聚酮树脂以及25?40份聚乳酸树脂。其中，所述聚酮树脂溶于60份醋酸乙烯溶剂中，所述聚乳酸树脂溶于60份四氢呋喃溶剂中。
[0030]优选地，所述氟丙烯酸酯乳液为甲基丙烯酸六氟丁酯。
[0031]优选地，所述疏水剂为全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷。
[0032]优选地，所述光敏剂为安息香正异丁醚。
[0033]优选地，所述增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯。
[0034]通过选用聚合物树脂为原料，由于聚酮树脂中含有羰基，在在紫外线或太阳光照射下导致羰基η-31*跃迀，发生Norrish光化学反应使得树脂具有光降解能力；而通过在聚合物树脂中加入安息香正异丁醚光敏剂，通过所述光敏剂在光照射下产生自由基，得以进一步加速所述聚合物树脂的光降解速率；同时为了可光降解的薄膜具有超疏水性，不仅加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷疏水性，还通过氟丙烯酸树脂对聚酮树脂进行改性，由于氟丙烯酸树脂含有电负性更高的氟基团，在聚酮树脂中引入含氟基团，得以改变所述聚合物树脂的共聚物结构，不但保持原有的可降解特性，还有效提高薄膜的耐久性能和表面憎水性能。另一方面氟丙烯酸树脂的氟基团提高了光敏剂对紫外光或太阳光的响应能力，加速自由基的产生，扩大聚合物树脂的最大吸收波长范围，提高薄膜的光降解性能。
[0035]—种可降解超疏水薄膜的制备方法，其包括步骤:
[0036]S100溶解聚合物树脂于有机溶剂中；
[0037]S200加入氟丙烯酸酯乳液于聚合物树脂中，搅拌均匀，其中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为30min ；
[0038]S300加入疏水剂于聚合物树脂和氟丙烯酸酯乳液中，搅拌30min后，加入光敏剂和增塑剂，提高搅拌速度到800r/min，继续搅拌lh，使得各组分混合均匀，得混合液；
[0039]S400涂布混合液于基板，以用于挥发有机溶剂，形成薄膜；以及
[0040]S500将涂有薄膜的基板浸润于二甲基亚砜溶剂中，放置后取出晾干，制得可降解超疏水薄膜。
[0041 ] 其中，所述步骤S100包括步骤:
[0042]S110将相应质量份的聚酮树脂溶于醋酸乙烯中，在30°C水浴中溶解；
[0043]S120将相应质量份的聚乳酸树脂溶于四氢呋喃中，在30°C水浴中溶解；以及
[0044]S130将步骤S110中的聚酮树脂混合液与步骤S120中的聚乳酸树脂混合液在反应器中混合，在500r/min转速下搅拌30min混合均勾。
[0045]其中，所述步骤S500中的浸润温度是45 °C，放置时间为2h。
[0046]其中，在所述可降解超疏水薄膜制备方法中，各组分以重量份计分别为:35?40份聚酮树脂、25?40份聚乳酸树脂、60份醋酸乙烯溶剂、60份四氢呋喃溶剂、5?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水剂、4?6份光敏剂、8?10份增塑剂。其中，当单独使用聚酮树脂或聚乳酸树脂时，60?80份聚酮树脂溶解于120份醋酸乙烯中或60?80份聚乳酸树脂溶解于120份四氢呋喃中。
[0047]所述制备方法制得的可降解超疏水薄膜，选择氟丙烯酸酯乳液为原料，通过加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷为疏水剂，赋予薄膜具有优异的超疏水特性，当聚合物树脂为聚酮树脂和聚乳酸树脂的混合树脂时，所得薄膜与水的接触角均大于160°。
[0048]同时，通过筛选可光降解的聚酮树脂为原料，通过加入安息香正异丁醚作为薄膜的光敏剂，可以使得薄膜具有优异的光降解特性。
[0049]实施例一
[0050](1)首先按照一定质量配比称取35份聚酮树脂溶解于60份醋酸乙烯中在30°C水浴中溶解完全；
[0051](2)按照质量比例称取35份聚乳酸树脂溶于60份四氢呋喃中在30°C水浴中溶解完全;
[0052](3)将溶液(1)和⑵在三口烧瓶中混合，在500r/min转速下搅拌30min混合均匀；
[0053](4)加入15份氟丙烯酸酯乳液到(3)中，在相同的搅拌速度下搅拌30min均匀后，再加入2份疏水剂继续搅拌30min ;
[0054](5)称取4份光敏剂和8份增塑剂于(4)中，调整搅拌速度到800r/min继续搅拌lh，确保各组分混合均匀；
[0055](6)用旋涂仪将上述混合液均匀涂布于玻璃基板上，放置4h使溶剂充分挥发；
[0056](7)然后将涂有薄膜的基板一起浸润在45°C的二甲基亚砜中，放置2h后取出，自然晾干，最后可制得可光降解超疏水薄膜。测试结果表明该薄膜与水的接触角为161 ±1°，薄膜8d的降解率可达30.6%。
[0057]实施例二
[0058](1)首先按照一定质量配比称取36份聚酮树脂溶解于60份醋酸乙烯中在30°C水浴中溶解完全；
[0059](2)按照质量比例称取25份聚乳酸树脂溶于60份四氢呋喃中在30°C水浴中溶解完全;
[0060](3)将溶液(1)和⑵在三口烧瓶中混合，在500r/min转速下搅拌30min混合均匀；
[0061](4)加入16份氟丙烯酸酯乳液到(3)中，在相同的搅拌速度下搅拌30min均匀后，再加入2份疏水剂继续搅拌30min ;
[0062](5)称取4份光敏剂和9份增塑剂于(4)中，调整搅拌速度到800r/min继续搅拌lh，确保各组分混合均匀；