溶剂散逸自组装法制备超疏水针垫阵列膜.pdf

《溶剂散逸自组装法制备超疏水针垫阵列膜.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第9期应用化学Vo1．27No．92010年9月CHINESEJOURNAL0FAPPUEDCHEMISTRYSep．2010溶剂散逸自组装法制备超疏水针垫阵列膜贾若琨杨莹罗娟甄丽颖(东北电力大学化学工程学院吉林132012)摘要利用溶剂散逸自组装方法，以聚苯乙烯、聚十二烷基丙烯酰胺_6一丙烯酰胺基己酸(CAP)和三氯甲烷为原料，在平滑的固体基质上制备了有序多孔膜，该膜上下表面可在外力作用下发生分离，得到具有微米级超疏水针垫阵列膜。结果表明，制得的聚苯乙烯膜具备超疏水性质，与水接触角达158。。关键词溶剂散逸自组装，有序多孔膜，

2、针垫阵列膜，超疏水中图分类号：0647文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)09．1046-04D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．90749超疏水表面由于其广阔的应用前景正日益受到关注L1引。将疏水材料和粗糙表面相结合，是制备超疏水表面的有效途径。其中，有离子体刻蚀技术]、原子单层气相沉积法]、光刻蚀法3、电沉积法]和模板法等。例如，以酞菁铁作为碳源和催化剂，在(cl：)：V(H：)=1：1的流动气氛中，用高温管式炉在900℃下裂解15min，在石英管中的基片上可得到柱状阵列碳纳米管膜]。然而，这种方

3、法制作成本较高，过程复杂，而且往往需要苛刻的条件或使用特殊的仪器设备，难以大规模方便地制备超疏水表面。溶剂散逸自组装法是利用微小水珠在聚合物表面冷凝从而制得有序的双层多孔结构，它不需要任何昂贵的机械设备和材料，是一个低成本、低能耗，常温下即可完成的制备方法。Yabu等¨伽采用这种自组装法制备了聚碳酸双酚A超疏水针垫阵列结构，通过调节温度获得了不同性质的疏水材料。本文采用更为廉价的聚苯乙烯材料在毋需加热的条件下，制备了超疏水的针垫阵列结构，简化了制备的过程。其中，具有亲水和亲油的两性高分子聚十二烷基丙烯酰胺一丙烯酰胺基己酸(CAP)起到了

4、稳定水滴的作用。1实验部分1．1试剂和仪器聚十二烷基丙烯酰胺．15一丙烯酰胺基己酸(CAP)按照文献[11]方法合成，分子式如Scheme1所示，聚苯乙烯(Ps，M=1×10，日本JSR)。其它试剂均为分析纯。S-3500N型扫描电子显微镜(SEM，日本日立公司)；FTA200型接触角检测仪(美国FTA)。NHHOOC~NHm：n4：1Scheme1FormulaofCAP1．2实验装置实验装置如图1所示。2009．11．12收稿，2010-01-22修回吉林省科技厅(20070507)、吉林省教育厅(200992)、吉林市科技局(20

5、08088)资助项目通讯联系人：贾若琨，男，副教授；E-mail：jiaruokun@mail．nedu．edu．on；研究方向：材料物理化学第9期贾若琨等：溶剂散逸13组装法制备超疏水针垫阵列膜1O47图1溶剂散逸自组装装置以及倒置漏斗示意图Fig．1Devicediagramofsolventevaporationself-organizationandinvertedcone·shapedfunnelaistheanglebetweenfunnelrimandhorizontalplane：Histhemaximumdistanc

6、ebetweenfunnelrimandhorizontalplane；histheminimumdistancebetweenfunneledgeandhorizontalplane1．3有序针垫膜的制备室温下将5mL聚苯乙烯和共聚物混合物的氯仿溶液置于直径9cm的培养皿中，溶液中聚苯乙烯为3g／L，共聚物为0．3g／L。用相对湿度为50％的潮湿空气流以4L／rain的速度吹向溶液表面，高分子．溶液表面很快形成一层不透明的膜层，十几分钟后溶剂挥发完毕，膜层留在了培养皿底部。用紫外线辐照膜表面后，用胶带粘贴撕掉表层得到聚苯乙烯有序针垫膜

7、。2结果与讨论2．1有序多孔膜和针垫阵列膜的表面形貌及接触角利用溶剂散逸自组装方法在平滑基质上制备的有序多孔膜并不具有超疏水性质，图为有序多孔膜的扫描电子显微镜(SEM)图像。从图2／4可以看出，膜的表面具有双层多孔结构，它由水滴有序排列而成。膜表面孔洞直径为3～4m。图2为有序多孔膜和针垫阵列膜交界处的SEM图像。从图2B可以看出，撕掉表层后的膜变薄，膜的结构由球形孔洞变成针垫，孔径为5—6m。图2C为针垫阵列膜的SEM图像。从图2C可以看出，针垫阵列膜表面由孔洞边缘的突起针尖组成，增大了表面的粗糙度。图2溶剂散逸自组装得到的PS表面

8、SEM照片Fig．2SEMimagesofPSsurfacebysolventevaporationself-organizationA．regularporousfilm；B．regularporousf