超聲制備高分子多孔膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域的一種超聲制備高分子多孔膜材料的方法。該制備方法包括以下步驟：1.將一定量的高分子材料溶解在其良溶劑中，經(jīng)過刮板法在基片上制得微米級厚的高分子薄膜；2.將兩種對高分子材料具有不同溶解性能的溶劑以一定比例混合，常溫超聲處理使之充分混合；3.將步驟1中所制的上述的高分子膜樣品置于此溶液中，并在常溫下進行超聲，超聲處理一定時間高分子表面形成微納米級三維多孔膜且孔徑大小分布均勻。本發(fā)明的方法具有工藝簡單、能耗低、效率高等優(yōu)點。
【專利說明】
超聲制備高分子多孔膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制備高分子多孔膜的方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]有序多孔材料是20世紀90年代迅速興起的新型納米結(jié)構(gòu)材料，它一誕生就得到國際物理學、化學與材料學界的高度重視，并迅速發(fā)展成為跨學科的研究熱點之一。納米有序多孔材料其顯著特點就是排列規(guī)則、孔道結(jié)構(gòu)大小可調(diào)及比表面積較大等。繼而使其在分離、吸附、催化、生物、醫(yī)學等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。在化學工業(yè)，信息通訊，生物技術(shù)，環(huán)境能源等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
[0003]多孔膜與相應(yīng)的膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、電滲析、反滲透等已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物技術(shù)、化工、環(huán)境等領(lǐng)域，發(fā)揮著越來越重要的作用。作為載體材料的多孔材料，既可作為催化劑載體也可作為藥物載體。此外，多孔材料可用作高效氣液相色譜柱材料、傳感器用敏感材料、特種電池材料，甚至在酶或蛋白運送過程中的保護層材料。同時，多尺度有序多孔膜材料可用作催化劑載體、染料敏化太陽能電池光陽極、膜反應(yīng)器等，并在離子交換、色譜分析、傳感器等方面也有潛在的應(yīng)用前景。
[0004]對有序多孔材料的研究已經(jīng)廣泛展開，通過科學工作者的努力，這一領(lǐng)域已經(jīng)取得了明顯的進步。但是，由于有序多孔材料的制備、性質(zhì)、功能等各方面的研究需要綜合的化學和物理知識，因而仍然存在一些需要解決的問題。多孔材料制備方法很多，常用的有倒相法、相分離法、溶膠-凝膠法、大分子組裝模板法、溶劑致孔即溶劑-非溶劑效應(yīng)等。而微米和納米結(jié)構(gòu)的形成通常有刻痕法、溶劑和非溶劑效應(yīng)、相分離法、乳液聚合法、模版法、刻蝕法、自組裝法等。這些方法往往操作過程比較復(fù)雜，耗能高，用時久，如何尋求更加簡單易操作的方法是制備多孔薄膜的關(guān)鍵問題。研究發(fā)現(xiàn)直接對薄膜進行超聲處理，用時短效果好，可以通過控制溶劑和非溶劑的比例以及超聲時間有效控制薄膜的多孔結(jié)構(gòu)和孔密度分布，得到有序的多孔膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超聲制備高分子多孔膜的方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種超聲制備高分子多孔膜的方法，該方法步驟如下:
[0007]I)混合液的配制:選取兩種對高分子材料溶解性能不同的良溶劑和不良溶劑；將這兩種溶劑混合液以一定的比例混合并超聲處理，使之形成分散均一的乳濁液；
[0008]2)高分子膜的制備:將高分子材料溶于溶劑中，將配好的溶液用物理或者化學的方法涂在基片上，然后將制得的膜放在步驟I)中的溶液中；
[0009]3)高分子多孔薄膜的制備:將高分子薄膜材料置于上述良溶劑和不良溶劑的混合液中，常溫超聲處理一定時間，取出薄膜，經(jīng)蒸餾水洗滌并于室溫下干燥，得到高分子多孔薄膜。
[0010]采用超聲振蕩法制備高分子多孔膜，所述高分子膜材料物選自聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚偏氟乙烯，纖維素，聚乙烯醇，聚甲基丙烯酸酯，聚甲醛，聚酰亞胺，聚丙烯腈。。
[0011 ] 所述的方法為超聲法。
[0012]所述高分子膜可通過物理或者化學方法制得。
[0013]所述混合液要選擇兩種對高分子膜材料溶解性能完全不同的良溶劑和不良溶劑。
[0014]所述良溶劑所占的質(zhì)量百分數(shù)為5% -20%。
[0015]所述混合液需要超聲處理2-30min，直至形成均一的懸池液。
[0016]所述高分子膜需要超聲處理30-120S。
[0017]所述高分子膜用超聲處理后，立即用蒸餾水沖洗干凈，然后室溫下干燥。
[0018]所述制備的高分子多孔膜孔徑可控范圍為500nm-300 μπι。
[0019]所述制備的高分子多孔膜為三維多孔膜。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
[0021]I)可以制備出多種高分子多孔膜，應(yīng)用范圍廣，這大大簡化了工藝過程；
[0022]2)由于能溶解一種高分子的溶劑有多種，所以制備過程可選擇對高分子膜材料溶解性能完全不同的良溶劑和不良溶劑，可以有效選擇較合適的溶劑；
[0023]3)由于超聲處理操作簡單且所用時間短，大大降低了能耗和時間；
[0024]4)通過控制良溶劑和不良溶劑之間的比例以及超聲處理時間，可以有效地控制孔徑大小與孔密度分布，所以適用范圍更廣，可以制備出一系列不同孔徑分布的多孔膜。
【附圖說明】
[0025]圖1是實施例1制備的聚苯乙烯多孔膜場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖片。
【具體實施方式】
[0026]采用超聲振蕩法，以高聚物材料為原料制備高分子多孔膜。
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0028]實施例1
[0029]—種超聲高分子多孔薄膜的制備方法，該方法步驟如下:
[0030]I)混合液的配制
[0031]①配置質(zhì)量分數(shù)為10%甲苯溶液
[0032]②將上述混合液進行超聲處理5min，形成甲苯和水的分散均一的乳濁液。
[0033]2)高分子膜制備
[0034]將英國Goodfellow C0.Ltd.生產(chǎn)的分子量為200kDa聚苯乙烯，溶解在甲苯中，配得PS濃度為10%的懸濁液。用厚度為200 μ m刮膜棒刮膜，得到PS膜。
[0035]3)高分子多孔膜的制備
[0036]將PS膜置于甲苯和水的混合液中，超聲處理30s，迅速取出薄膜，用蒸餾水洗滌，干燥，得到PS三維多孔膜。
[0037]圖1是制備的PS多孔膜表面的場發(fā)射掃描電鏡圖，由圖可見，制得的三維多孔膜孔徑分布較窄，基本控制在500nm-20 μ m，且孔密度較大，具有良好的應(yīng)用潛能。
[0038]由上述實施例可見，所制備的PS三維多孔膜具有較窄的孔徑分布，且孔徑大小可由PS/甲苯聚合物濃度、甲苯和水混合液的濃度、超聲功率、超聲頻率以及超聲時間和膜厚度的控制，從而可制得具有不同孔徑大小及孔徑分布的高分子多孔膜，具有較大的實用價值。而且超聲處理時間短，操作簡單，對降低成本具有極大的幫助作用。
【主權(quán)項】
1.一種超聲制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，該方法步驟如下， 1)混合液的配制:選取兩種對高分子材料溶解性能不同的良溶劑和不良溶劑；將這兩種溶劑混合液以一定的比例混合并超聲處理，使之形成分散均一的乳濁液； 2)高分子膜的制備:將高分子材料溶于溶劑中，將配好的溶液用物理或者化學的方法涂在基片上，然后將制得的膜放在步驟I)中的溶液中； 3)高分子多孔膜的制備:將高分子薄膜材料置于上述良溶劑和不良溶劑的混合液中，常溫超聲處理一定時間，取出薄膜，經(jīng)蒸餾水洗滌并于室溫下干燥，得到高分子多孔薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述高分子材料為聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚偏氟乙烯，纖維素，聚乙烯醇，聚甲基丙烯酸酯，聚甲醛，聚酰亞胺，聚丙烯腈。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述的方法為超聲法。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述高分子膜可通過物理或者化學方法制得。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述混合液要選擇兩種對高分子膜材料溶解性能完全不同的良溶劑和不良溶劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述良溶劑所占的質(zhì)量百分數(shù)為5% -20%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述混合液需要超聲處理2-30min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述高分子膜需要超聲處理5-120s。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所述高分子膜用超聲處理后，立即用蒸餾水沖洗干凈，然后室溫下干燥。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所制備的高分子多孔膜孔徑可控范圍為500nm_300 μ mD11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高分子多孔膜的方法，其特征在于，所制備的高分子多孔膜為三維多孔膜。
【文檔編號】C08J9/00GK105885077SQ201410652258
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月14日
【發(fā)明人】李廣芬, 張金超, 梁紹磊
【申請人】天津工業(yè)大學