一種可降解超疏水薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種薄膜，具體地說，是一種可光降解的超疏水薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們環保意識的不斷增強，具有超疏水高分子薄膜的制備與研究越來越引起人們的關注。超疏水薄膜是指薄膜與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°的一類具有特殊表面性質的薄膜。由于液體在超疏水薄膜上的接觸面積非常小，通過水滴在薄膜表面的滾動可帶走污染物，從而達到清潔的目的，此類薄膜已經廣泛用于室外天線、涂料以及包裝等領域。
[0003]由于高分子薄膜具有分子量大、性能穩定、耐酸堿、耐腐蝕性強等特點，但除了個別的熱分解性外，在自然環境中，高分子薄膜的光分解和生物分解性能均較差。近些年來，由高分子薄膜帶來的環境問題日益嚴峻。而目前常見的超疏水高分子薄膜由于采用傳統的高分子樹脂為原料，導致其不具備可光降解特性。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在于提供一種可降解超疏水薄膜及其制備方法，不僅具有超疏水性，同時具有可光降解性，從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]為達到以上目的，本發明采用的技術方案為:一種可降解超疏水薄膜，包含按重量份計的如下組分:60?80份聚合物樹脂、15?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水劑、4?6份光敏劑以及8?10份增塑劑，其中，所述聚合物樹脂選自聚酮樹脂、聚乳酸樹脂中的一種或兩種混合。
[0006]根據本發明的一實施例，所述聚合物樹脂為聚酮樹脂和聚乳酸樹脂的混合物。
[0007]根據本發明的一實施例，所述聚合物樹脂中的各組分按照重量份計分別為35?40份聚酮樹脂以及25?40份聚乳酸樹脂。
[0008]根據本發明的一實施例，所述氟丙烯酸酯乳液為甲基丙烯酸六氟丁酯。
[0009]根據本發明的一實施例，所述疏水劑為全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷。
[0010]根據本發明的一實施例，所述光敏劑為安息香正異丁醚。
[0011 ] 根據本發明的一實施例，所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯。
[0012]一種可降解超疏水薄膜的制備方法，其包括步驟:
[0013]S100溶解聚合物樹脂于有機溶劑中；
[0014]S200加入氟丙烯酸酯乳液于聚合物樹脂中，攪拌均勻，其中，攪拌速度為500r/min，攪拌時間為30min ；
[0015]S300加入疏水劑于聚合物樹脂和氟丙烯酸酯乳液中，攪拌30min后，加入光敏劑和增塑劑，提高攪拌速度到800r/min，繼續攪拌lh，使得各組分混合均勻，得混合液；
[0016]S400涂布混合液于基板，以用于揮發有機溶劑，形成薄膜；以及
[0017]S500將涂有薄膜的基板浸潤于二甲基亞砜溶劑中，放置后取出晾干，制得可降解超疏水薄膜。
[0018]根據本發明的一實施例，所述步驟S100包括步驟:
[0019]S110將相應質量份的聚酮樹脂溶于醋酸乙烯中，在30°C水浴中溶解；
[0020]S120將相應質量份的聚乳酸樹脂溶于四氫呋喃中，在30°C水浴中溶解；以及[0021 ] S130將步驟S110中的聚酮樹脂混合液與步驟S120中的聚乳酸樹脂混合液在反應器中混合，在500r/min轉速下攪拌30min混合均勾。
[0022]根據本發明的一實施例，所述步驟S500中的浸潤溫度是45 V，放置時間為2h。
[0023]本發明的有益效果為:
[0024]1、所述可降解超疏水薄膜，選擇氟丙烯酸酯乳液為原料，通過加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷為疏水劑，賦予薄膜具有優異的超疏水特性，當聚合物樹脂為聚酮樹脂和聚乳酸樹脂的混合樹脂時，所得薄膜與水的接觸角均大于160°。
[0025]2、通過篩選可光降解的聚酮樹脂為原料，通過加入安息香正異丁醚作為薄膜的光敏劑，氟丙烯酸樹脂的氟基團提高了光敏劑對紫外光或太陽光的響應能力，加速自由基的產生，擴大聚合物樹脂的最大吸收波長范圍，提高薄膜的光降解性能，可以使得薄膜具有優異的光降解特性。
【具體實施方式】
[0026]以下描述用于揭露本發明以使本領域技術人員能夠實現本發明。以下描述中的優選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。
[0027]—種可降解超疏水薄膜，包含按重量份計的如下組分:60?80份聚合物樹脂、15?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水劑、4?6份光敏劑以及8?10份增塑劑，其中，所述聚合物樹脂選自聚酮樹脂、聚乳酸樹脂中的一種或兩種混合。從而，通過所述氟丙烯酸酯乳液和所述光敏劑改性的聚合物樹脂，同時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處理中具有光降解性能。
[0028]所述聚合物樹脂為聚酮樹脂和聚乳酸樹脂的混合物。其中，所述聚酮樹脂溶于醋酸乙烯溶劑中，所述聚乳酸樹脂溶于四氫呋喃溶劑中，所述聚酮樹脂與所述聚乳酸樹脂具有光降解性，其中，聚酮樹脂存在羰基，可進行化學改性，最大吸收波長范圍為280?290nm，太陽光中的紫外光在此波長范圍內，在室外易發生光降解，聚酮樹脂光降解是在羰基鍵附近的碳鏈斷裂生成酮類、烯類及二氧化碳等低分子物，防止發生高分子薄膜難降解的環境污染問題。
[0029]所述聚合物樹脂中的各組分按照重量份計分別為35?40份聚酮樹脂以及25?40份聚乳酸樹脂。其中，所述聚酮樹脂溶于60份醋酸乙烯溶劑中，所述聚乳酸樹脂溶于60份四氫呋喃溶劑中。
[0030]優選地，所述氟丙烯酸酯乳液為甲基丙烯酸六氟丁酯。
[0031]優選地，所述疏水劑為全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷。
[0032]優選地，所述光敏劑為安息香正異丁醚。
[0033]優選地，所述增塑劑為乙酰檸檬酸三丁酯。
[0034]通過選用聚合物樹脂為原料，由于聚酮樹脂中含有羰基，在在紫外線或太陽光照射下導致羰基η-31*躍迀，發生Norrish光化學反應使得樹脂具有光降解能力；而通過在聚合物樹脂中加入安息香正異丁醚光敏劑，通過所述光敏劑在光照射下產生自由基，得以進一步加速所述聚合物樹脂的光降解速率；同時為了可光降解的薄膜具有超疏水性，不僅加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷疏水性，還通過氟丙烯酸樹脂對聚酮樹脂進行改性，由于氟丙烯酸樹脂含有電負性更高的氟基團，在聚酮樹脂中引入含氟基團，得以改變所述聚合物樹脂的共聚物結構，不但保持原有的可降解特性，還有效提高薄膜的耐久性能和表面憎水性能。另一方面氟丙烯酸樹脂的氟基團提高了光敏劑對紫外光或太陽光的響應能力，加速自由基的產生，擴大聚合物樹脂的最大吸收波長范圍，提高薄膜的光降解性能。
[0035]—種可降解超疏水薄膜的制備方法，其包括步驟:
[0036]S100溶解聚合物樹脂于有機溶劑中；
[0037]S200加入氟丙烯酸酯乳液于聚合物樹脂中，攪拌均勻，其中，攪拌速度為500r/min，攪拌時間為30min ；
[0038]S300加入疏水劑于聚合物樹脂和氟丙烯酸酯乳液中，攪拌30min后，加入光敏劑和增塑劑，提高攪拌速度到800r/min，繼續攪拌lh，使得各組分混合均勻，得混合液；
[0039]S400涂布混合液于基板，以用于揮發有機溶劑，形成薄膜；以及
[0040]S500將涂有薄膜的基板浸潤于二甲基亞砜溶劑中，放置后取出晾干，制得可降解超疏水薄膜。
[0041 ] 其中，所述步驟S100包括步驟:
[0042]S110將相應質量份的聚酮樹脂溶于醋酸乙烯中，在30°C水浴中溶解；
[0043]S120將相應質量份的聚乳酸樹脂溶于四氫呋喃中，在30°C水浴中溶解；以及
[0044]S130將步驟S110中的聚酮樹脂混合液與步驟S120中的聚乳酸樹脂混合液在反應器中混合，在500r/min轉速下攪拌30min混合均勾。
[0045]其中，所述步驟S500中的浸潤溫度是45 °C，放置時間為2h。
[0046]其中，在所述可降解超疏水薄膜制備方法中，各組分以重量份計分別為:35?40份聚酮樹脂、25?40份聚乳酸樹脂、60份醋酸乙烯溶劑、60份四氫呋喃溶劑、5?18份氟丙烯酸酯乳液、2?3份疏水劑、4?6份光敏劑、8?10份增塑劑。其中，當單獨使用聚酮樹脂或聚乳酸樹脂時，60?80份聚酮樹脂溶解于120份醋酸乙烯中或60?80份聚乳酸樹脂溶解于120份四氫呋喃中。
[0047]所述制備方法制得的可降解超疏水薄膜，選擇氟丙烯酸酯乳液為原料，通過加入全氟辛基乙烯基二甲氧基硅烷為疏水劑，賦予薄膜具有優異的超疏水特性，當聚合物樹脂為聚酮樹脂和聚乳酸樹脂的混合樹脂時，所得薄膜與水的接觸角均大于160°。
[0048]同時，通過篩選可光降解的聚酮樹脂為原料，通過加入安息香正異丁醚作為薄膜的光敏劑，可以使得薄膜具有優異的光降解特性。
[0049]實施例一
[0050](1)首先按照一定質量配比稱取35份聚酮樹脂溶解于60份醋酸乙烯中在30°C水浴中溶解完全；
[0051](2)按照質量比例稱取35份聚乳酸樹脂溶于60份四氫呋喃中在30°C水浴中溶解完全;
[0052](3)將溶液(1)和⑵在三口燒瓶中混合，在500r/min轉速下攪拌30min混合均勻；
[0053](4)加入15份氟丙烯酸酯乳液到(3)中，在相同的攪拌速度下攪拌30min均勻后，再加入2份疏水劑繼續攪拌30min ;
[0054](5)稱取4份光敏劑和8份增塑劑于(4)中，調整攪拌速度到800r/min繼續攪拌lh，確保各組分混合均勻；
[0055](6)用旋涂儀將上述混合液均勻涂布于玻璃基板上，放置4h使溶劑充分揮發；
[0056](7)然后將涂有薄膜的基板一起浸潤在45°C的二甲基亞砜中，放置2h后取出，自然晾干，最后可制得可光降解超疏水薄膜。測試結果表明該薄膜與水的接觸角為161 ±1°，薄膜8d的降解率可達30.6%。
[0057]實施例二
[0058](1)首先按照一定質量配比稱取36份聚酮樹脂溶解于60份醋酸乙烯中在30°C水浴中溶解完全；
[0059](2)按照質量比例稱取25份聚乳酸樹脂溶于60份四氫呋喃中在30°C水浴中溶解完全;
[0060](3)將溶液(1)和⑵在三口燒瓶中混合，在500r/min轉速下攪拌30min混合均勻；
[0061](4)加入16份氟丙烯酸酯乳液到(3)中，在相同的攪拌速度下攪拌30min均勻后，再加入2份疏水劑繼續攪拌30min ;
[0062](5)稱取4份光敏劑和9份增塑劑于(4)中，調整攪拌速度到800r/min繼續攪拌lh，確保各組分混合均勻；