專利名稱：一種超疏水高密度聚乙烯薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超疏水高密度聚乙烯薄膜，本發(fā)明還涉及在大氣 環(huán)境中制備超疏水高密度聚乙烯薄膜的方法。
技術(shù)背景眾所周知，固體表面的潤濕性由表面的化學(xué)組成和表面粗糙度決定。在表面能最低的光滑固體表面的接觸角最多只能提高到120°C， 而在自然環(huán)境中卻存在大量超疏水的表面(材料表面與水的接觸角大 于150。，并且水滴在表面上有較小的滾動角)，最典型的就是荷葉表 面，水滴在荷葉表面通常形成亮晶晶的球形水珠，這些水珠不能穩(wěn)定 地停留在荷葉表面，在微風(fēng)或外界的作用力下，只要稍微搖動荷葉， 其表面的水珠便會滾落并帶走荷葉表面的灰塵，起到自清潔的作用。 除了荷葉以外，自然界中還存在大量的超疏水表面，如芋頭葉、鳥的 羽毛、蝴蝶的翅膀等。由于液體在超疏水表面上的接觸面積非常小，超疏水表面上的氧 化、腐蝕、電流傳導(dǎo)、霜凍等可以得到有效的抑制。因此，超疏水表 面材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景，已經(jīng)引起了 廣泛的研究興趣。但要使超疏水材料真正產(chǎn)業(yè)化并得到廣泛的應(yīng)用， 超疏水表面的制備是關(guān)鍵，也是基礎(chǔ)。近年來，有很多方法被用來構(gòu) 建超疏水表面，如江雷等在《Angew. Chem. Int. Ed.》2004, 43， 4338-4341上報道了利用電紡技術(shù)制備類荷葉狀的超疏水表面，其接 角蟲角為160. 4±1. 20 ;金美花等在《AdvancedMaterials》2005， 17， 1977-1981上報道了利用氧化鋁為模板制備超疏水聚苯乙烯薄膜； Poncin-Epai 1 lard 等在《Surface & Coatings Technology 》 2006， 200,5296-5305上報道了利用等離子體技術(shù)制備透明的超疏水聚乙烯 薄膜，其接觸角達到170。；除了以上方法以外，還有溶膠-凝膠法、 氟化涂層法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)沉積法、聚電解質(zhì)交替沉積法、 陽極氧化法、機械拉伸法等。然而，現(xiàn)有的這些方法要么使用昂貴的 材料，要么需要特殊的加工設(shè)備或復(fù)雜的工藝過程，難以產(chǎn)業(yè)化。因 此發(fā)明一種簡單而又易于產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)制備超疏水表面是非常有必 要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)簡單、性能穩(wěn)定、成
本低廉的超疏水高密度聚乙烯薄膜。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種操作工藝簡單、可 控性好、成本低、無需復(fù)雜的化學(xué)處理、也不需要昂貴的設(shè)備、易于 產(chǎn)業(yè)化的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的超疏水高密度聚乙烯薄 膜，是由無數(shù)樹葉狀的高密度聚乙烯薄片組成的多孔的表面，膜與水的接觸角在150° 165°之間，水滴在材料表面的滾動角小于15°。本發(fā)明的超疏水高密度聚乙烯薄膜的超疏水性質(zhì)穩(wěn)定，在溫度范 圍為0 40°C、相對濕度為30% 90%的環(huán)境中放置一年，超疏水性質(zhì) 沒有發(fā)生變化。本發(fā)明提供的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制備方法包括如下步驟(1) 、稱取一定量的高密度聚乙烯顆粒于100 14(TC溶解于二甲 苯中，形成濃度為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為溶液體積的1% 60%的乙醇；(3) 、采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上， 在相對濕度為60 75%，溫度為5 25'C的環(huán)境下干燥8 12小時， 所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。本發(fā)明的超疏水薄膜所用的溶劑是二甲苯。 本發(fā)明所用的乙醇是無水乙醇或95%的乙醇。本發(fā)明的超疏水高密度聚乙烯薄膜的基底是玻璃、陶瓷、金屬或 硅晶片。本發(fā)明的具有超疏水性的高密度聚乙烯薄膜的制備方法操作工 藝簡單、重現(xiàn)性好、無需任何昂貴設(shè)備、也不需要復(fù)雜的化學(xué)處理過 程，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明實施例1獲得的超疏水高密度聚乙烯薄膜的掃描電 鏡圖；圖2是本發(fā)明實施例1獲得的超疏水高密度聚乙烯薄膜表面與水 的接觸角測試圖。
具體實施方式
通過下面給出的本發(fā)明的具體實施例可以進一步清楚地理解本 發(fā)明，但下述實施例并不是對本發(fā)明的限定。 實施例1:首先，稱取0. 3克高密度聚乙烯顆粒于12(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成濃度為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無水乙醇；采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙烯溶 液流布在玻璃基底上，在相對濕度為75%，溫度為5'C的環(huán)境下干燥 10小時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。參見圖1和圖 2，用0CA20接觸角測試儀測試該薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表 面與水的接觸角為160±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N掃 描電鏡進行了觀察，發(fā)現(xiàn)該薄膜是由無數(shù)不規(guī)則的樹葉狀的高密度聚 乙烯片組成。 實施例2:首先，稱取0. 3克高密度聚乙烯顆粒于IO(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成濃度為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；采用流延法將添加95%的乙醇的高密 度聚乙烯溶液流布在陶瓷基底上，在相對濕度為60%，溫度為25'C的 環(huán)境下干燥8小時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。用 0CA20接觸角測試儀測試該薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水 的接觸角為150±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N掃描電鏡 進行了觀察，發(fā)現(xiàn)該薄膜是由無數(shù)不規(guī)則的樹葉狀的高密度聚乙烯片 組成。 實施例3:首先，稱取0.03克高密度聚乙烯顆粒于14(TC溶解于30ml 二甲 苯中，形成濃度為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無水乙醇；采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙 烯溶液流布在金屬基底上，在相對濕度為70%，溫度為2(TC的環(huán)境下 干燥10小時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。用0CA20 接觸角測試儀測試該薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸 角為155±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N掃描電鏡進行了 觀察，發(fā)現(xiàn)該薄膜是由無數(shù)不規(guī)則的樹葉狀的高密度聚乙烯片組成。 實施例4:首先，稱取1. 5克高密度聚乙烯顆粒于ll(TC溶解于30ml 二甲苯 中，形成濃度為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%的乙醇無水乙醇；采用流延法將添加95%的乙 醇的高密度聚乙烯溶液流布在硅晶片基底上，在相對濕度為65%，溫 度為l(TC的環(huán)境下干燥10小時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚 乙烯薄膜。用0CA20接觸角測試儀測試該薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表 明該表面與水的接觸角為160 ±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N掃描電鏡進行了觀察，發(fā)現(xiàn)該薄膜是由無數(shù)不規(guī)則的樹葉狀 的高密度聚乙烯片組成。 實施例5:首先，稱取0.6克高密度聚乙烯顆粒于120'C溶解于30ml 二甲苯中，
形成濃度為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無水乙醇；采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流 布在玻璃基底上，在相對濕度為60%,溫度為5'C的環(huán)境下干燥10小 時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。用0CA20接觸角測 試儀測試該薄膜表面的潤濕性，結(jié)果表明該表面與水的接觸角為160 ±1.9°。薄膜表面形貌用HITACHI S-3000N掃描電鏡進行了觀察，發(fā) 現(xiàn)該薄膜是由無數(shù)不規(guī)則的樹葉狀的高密度聚乙烯片組成。
權(quán)利要求
1、一種超疏水高密度聚乙烯薄膜，其特征是所述膜為多孔白色薄膜，薄膜由無數(shù)樹葉狀的高密度聚乙烯片組成，膜與水的接觸角在150°～165°之間，水滴在薄膜表面的滾動角小于15°。
2、 制備權(quán)利要求1所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的方法，其特征為制備步驟包括(1) 、稱取一定量的高密度聚乙烯顆粒于100 14(TC溶解于二甲 苯中，形成濃度為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為溶液體積的1% 60%的乙醇；(3) 、采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上， 在相對濕度為60 75%，溫度為5 25'C的環(huán)境下干燥8 12小時， 所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制備方法， 其特征為所述的乙醇為無水乙醇或95%的乙醇。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超疏水高密度聚乙烯薄膜的制備方法， 其特征為所述的基底是玻璃、陶瓷、金屬或硅晶片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超疏水高密度聚乙烯薄膜及其制備方法。首先稱取一定量的高密度聚乙烯顆粒于100～140℃溶解于二甲苯中，形成濃度為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為溶液體積的1％～60％的乙醇；采用流延法將添加乙醇的高密度聚乙烯溶液流布在基底上，在相對濕度為60～75％，溫度為5～25℃的環(huán)境下干燥8～12小時，所得白色薄膜即為超疏水高密度聚乙烯薄膜。本發(fā)明是一種生產(chǎn)簡單、性能穩(wěn)定、成本低廉的超疏水高密度聚乙烯薄膜。提供的方法操作工藝簡單、可控性好、成本低、無需復(fù)雜的化學(xué)處理、也不需要昂貴的設(shè)備、易于產(chǎn)業(yè)化。
文檔編號C08J5/18GK101157768SQ20071019240
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者袁志慶, 洪 陳 申請人:袁志慶;陳 洪