一種低成本聚丙烯疏水材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本聚丙烯疏水材料的制備方法，即先通過兩次陽極氧化的方法，制備孔洞排列有序，孔道規(guī)則的陽極氧化鋁模板，然后以此陽極氧化鋁模板為基材，以溶液浸泡的方式在其表面修飾力學性能好的聚丙烯樹脂材料，得到一種疏水性好、原料來源廣泛且成本低廉的聚丙烯疏水材料。
【專利說明】 一種低成本聚丙烯疏水材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學及高分子材料改性【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種以陽極氧化鋁模板為基體材料，同時以力學性能好、表面能低的聚丙烯樹脂材料進行改性處理，制備出疏水性好且成本低廉的聚丙烯疏水材料的方法。根據(jù)本發(fā)明所制備的疏水材料，解決了市場上現(xiàn)有的采用氟樹脂為修飾材料價格昂貴的問題。本發(fā)明所涉及方法簡單實用，不需要復(fù)雜的儀器和設(shè)備，適用于實驗室制備及企業(yè)應(yīng)用性研究，所制備的材料是一種疏水性好、原料來源廣泛且價格低廉的聚丙烯疏水材料。

【背景技術(shù)】
[0002]表面的疏水性是指物體表面對水具有排斥能力的性能，通常用表面與水靜態(tài)的接觸角和動態(tài)的滾動角來描述。許多植物和昆蟲的憎水、減少顆粒粘附等優(yōu)異功能，與其復(fù)雜的分級圖案化表面設(shè)計有關(guān)。例如著名的具有自清潔功能的荷葉表面顯示出多級結(jié)構(gòu)，其表面的層次是微米結(jié)構(gòu)與納米結(jié)構(gòu)多階層自組裝相結(jié)合而實現(xiàn)的，這種功能性生物表面對于仿生自清潔材料的制備和發(fā)展具有極大啟示和潛在的應(yīng)用價值。
[0003]陽極氧化鋁(AAO)模板具有垂直于膜面呈有序平行排列的六角柱形納米孔洞，孔洞大小均勻，孔徑、孔深可調(diào)，耐高溫、絕緣好等優(yōu)點，且與水的接觸角在150°以上，是用“模板法”制備疏水材料的熱點材料之一。目前市場上大多采用價格昂貴的氟樹脂(130元/公斤)作為修飾材料，來改善其力學性能，但高昂的成本，使其大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用受到了限制。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，選用價格較低廉且來源廣泛的聚丙烯樹脂材料來替代含氟樹脂，即可制備出疏水性好的材料。
[0004]本發(fā)明基于以上理論知識，以陽極氧化鋁模板為基體材料，使材料表面具有粗糙結(jié)構(gòu)，同時在其表面修飾以力學性能好、來源廣泛且價格低廉的聚丙烯樹脂材料，增強材料的力學性能，最終得到疏水性好、原料來源廣泛且成本低廉的聚丙烯疏水材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所涉及的方法是利用電化學氧化的方法，制備出透明的陽極氧化鋁模板，同時以溶液浸泡的方式在其表面修飾以力學性能好、原料來源廣泛且價格低廉的聚丙烯樹脂材料，增強材料的力學性能，最終得到疏水性好、原料來源廣泛且成本低廉的聚丙烯疏水材料。具體步驟如下:
一、陽極氧化鋁模板的制備
1.鋁片的預(yù)處理工藝
本專利采用高純鋁板作為制備多孔陽極氧化鋁模板的原材料，并對鋁片進行預(yù)處理，包括壓平、去油脂、退火、酸洗、堿洗和電化學拋光；
2.鋁的陽極氧化工藝
采用兩步陽極氧化法制備多孔陽極氧化鋁模板。將經(jīng)過預(yù)處理的鋁板作為陽極，普通鋁板作為陰極，以草酸溶液作為電解液，恒壓條件下進行兩次陽極氧化，可得到孔洞排列有序，孔道規(guī)則的氧化鋁層；
3.陽極氧化鋁模板的后處理工藝
陽極氧化鋁模板的后續(xù)處理包括:鋁基底的去除和擴孔處理?？蓪⒀趸X膜完好無損地從鋁板上分離出來，并對制得的模板材料的孔洞大小及孔道形貌進行調(diào)整。
[0006]二、聚丙烯樹脂材料的修飾
溶液浸泡:在加熱回流的情況下將聚丙烯溶解于甲苯溶液中，同時將氧化鋁膜浸泡于聚丙烯-甲苯溶液中，烘干后，進行二次浸泡，保證聚烯烴樹脂材料完全浸入到氧化鋁薄膜中。
[0007]【具體實施方式】:
一、陽極氧化鋁模板的制備
1.將5cm*3cm的矩形高純鋁片(99.999%)分別用二氯甲烷、丙酮、無水乙醇超聲清洗lOmin，置于烘箱中干燥后，在500°C下退火2小時，分別置于碳酸鈉、硝酸溶液中進行堿洗、酸洗lmin，干燥備用；
2.電化學拋光:以HClO4,CH3CH2OH (體積比為1:4)為拋光液，電壓為18-20V，進行電化學拋光，時間為2-3min。拋光后鋁板表面如鏡面；
3.將處理好的鋁片在0.3mol/L的草酸溶液中進行第一次陽極氧化，氧化時間為6_8小時，電壓為35-40V，在冰水浴中進行，溫度大約在0-3°C。將鋁片放入60°C鉻酸和磷酸等體積混合的混酸溶液中浸泡大約6小時，以卸下表面形成的多孔陽極氧化鋁膜。再進行第二次陽極氧化，氧化條件為:草酸濃度0.3mol/L，溫度為1-5°C (冰水浴)，電壓為35-40V，氧化時間為20-24小時。將氧化后的陽極氧化鋁模板放入5%的H3PO4溶液，350C的恒溫水浴槽中進行擴孔處理，得到孔徑大小為50-70nm左右的陽極氧化鋁模板，再用二次蒸餾水反復(fù)多次清洗，干燥備用。
[0008]二、聚丙烯樹脂材料的修飾實施例一:
(1)將氧化鋁膜浸泡于沸騰的甲苯純?nèi)芤褐?，時間為Ih；
(2)取出后，用濾紙拭去薄膜表面的溶液痕跡，置于100°C真空烘箱中Ih；
(3)待干燥后，再將其浸泡于沸騰的甲苯純?nèi)芤褐?，時間為lh，再次取出，干燥，待測。
[0009]實施例二:
(1)在加熱回流的情況下將聚丙烯溶解于甲苯溶液中，同時將氧化鋁膜浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間分別為0.5h ；
(2)取出后，用濾紙拭去薄膜表面的溶液痕跡，置于100°C真空烘箱中Ih；
(3)待干燥后，再將其浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間為0.5h，再次取出，干燥。
[0010]實施例三:
(1)在加熱回流的情況下將聚丙烯溶解于甲苯溶液中，同時將氧化鋁膜浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間分別為Ih ；
(2)取出后，用濾紙拭去薄膜表面的溶液痕跡，置于100°C真空烘箱中Ih；
(3)待干燥后，再將其浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間為lh，再次取出，干燥。
[0011]實施例四:
(1)在加熱回流的情況下將聚丙烯溶解于甲苯溶液中，同時將氧化鋁膜浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間分別為1.5h ；
(2)取出后，用濾紙拭去薄膜表面的溶液痕跡，置于100°C真空烘箱中Ih；
(3)待干燥后，再將其浸泡于不斷沸騰的聚丙烯-甲苯溶液中，時間為lh，再次取出，干燥。
【權(quán)利要求】
1.一種低成本聚丙烯疏水材料的制備方法，即先通過兩次陽極氧化的方法，制備孔洞排列有序，孔道規(guī)則的陽極氧化鋁模板，然后以此陽極氧化鋁模板為基材，再通過溶液浸泡的方式在其表面修飾聚丙烯樹脂材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價的聚丙烯疏水材料的制備方法，其中所選用的高分子材料為聚丙烯，且溶劑為甲苯純?nèi)軇?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價的聚丙烯疏水材料的制備方法，其中聚丙烯樹脂材料的修飾方法是，聚丙烯-甲苯溶液浸泡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廉價的聚丙烯疏水材料的制備方法，所得到的陽極氧化鋁模板孔徑大小為50-70nm。
【文檔編號】B05D7/24GK104226569SQ201310250185
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月24日
【發(fā)明者】吳秀強, 劉暢, 賈宇沖 申請人:黑龍江鑫達企業(yè)集團有限公司