一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种聚氨酯材料在基材上制备多孔表面的方法，具体涉及一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法。
【背景技术】
[0002]聚氨酯的力学性能具有很大的可调性，通过控制结晶的硬段和不结晶的软段之间的比例，聚氨酯可以获得不同的力学性能。因此其制品具有耐磨、耐温、密封、隔音、加工性能好、可降解等优异性能。此外，聚氨酯抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀，因此经常被用在橡胶制品在恶劣环境下的替代品。聚氨酯材料，用途非常广，可以代替橡胶，塑料，尼龙等，用于机场，酒店，建材，汽车厂，煤矿厂，水泥厂，高级公寓，别墅，园林美化，彩石艺术，公园等。但是，目前商品化的聚氨酯不具有粘附性。
[0003]所谓粘附性指的是某种材料粘附于另一种材料表面的能力。在具有粘附性表面上的水滴粘附力大小，不仅取决于粘附材料的分子结构和化学成分，被粘附体的表面特性，还与发生粘附的外在条件有关，如温度，湿度，辐射，振动，风速，等等。在自然界，许多动植物都具有高粘附力的特性。其中最典型的例子就是爬山虎吸盘的粘附作用和壁虎的脚。因此，壁虎的仿生学研宄促进了交叉学科的发展，迅速推动了机器人技术、微电子学和空间技术领域的功能材料的设计和智能器件的研制。
[0004]显然，如果赋予聚氨酯以粘附性，将获得普通材料所不具有的性能，特别是像爬山虎吸盘的性能。然而，要使聚氨酯多孔表面能够在日常生活中获得大规模的应用，制备技术是关键。目前，有关具有粘附力聚氨酯表面的制备技术获得了较大的发展。但是这些基于聚氨酯粘附性能表面制备工艺通常非常复杂，例如目前制备聚合物多孔涂层的方法有很多种，主要是相转化法、双向拉伸法、核径迹辐射蚀刻法等等技术，具有设备要求高、工期长、成本高等弊端，导致步骤繁琐、无法大面积制备等缺点，严重制约了聚氨酯粘附性能表面的实际应用。因此，开发一种简单实用的制备方法，是推广粘附材料应用的关键。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供了一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，本发明的聚氨酯多孔薄膜是利用微相分离法将有机溶剂四氢呋喃(THF)在水蒸气的环境下形成多孔薄膜的方法，它提高了多孔薄膜表面的粘附力。
[0006]本发明是这样来实现的:一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，以有机溶剂四氢呋喃(THF)、聚合物聚氨酯(PU)为原料，其配方按照聚氨酯在有机溶剂四氢呋喃中的质量百分含量为2 %—8 %，其特征在于方法步骤如下:
第一步，将2~8重量份聚氨酯溶质，100份重量的溶剂四氢呋喃配置成粘稠溶液，静置12 h~24 h使其完全溶解，然后在不锈钢片上浇铸成200~500 ym厚度的溶液膜；
第二步，用水蒸气做非溶剂，作用在上述未固化的溶液表面，控制不同的温度和时间，使其完全作用在整个表面； 第三步，待溶剂与水蒸气完全挥发后溶液固化成膜后，放入烘箱内加热lh~2 h，去除水蒸气，抽真空10 min~30 min，即得到聚氨酯多孔材料，用低表面能物质处理并测量其表面静态接触角。
[0007]本发明所述常温下聚氨酯的粘度为1500~3000 cp。
[0008]本发明所述表面处理是通过一种微相分离的方法，由于聚氨酯溶液中的PU和THF是形成一种嵌段共聚高分子材料，当在水蒸气的作用下，单体之间不相容时，它们倾向于发生相分离，但由于不同单体单元之间有化学键相连，而形成纳米到微米尺度的相区，这是一种简单实用的操作方法。
[0009]本发明所述液膜表面形成多孔。
[0010]本发明所述薄膜表面粘附力很好。
[0011]本发明的技术效果是:本发明的聚氨酯多孔材料表面的制备方法与现有技术相比不仅工艺简单，成本低廉，不需要复杂昂贵的设备，而且粘附力比较大，可以扩大高分子材料粘附力仿生的研宄范围。
【附图说明】
[0012]图1为本发明中聚氨酯多孔薄膜制备方法。
[0013]图2为本发明中聚氨酯薄膜表面的扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0014]下面以实施例和附图对本发明做进一步的详细说明。
[0015]实施例1
室温下将1.81 g聚氨酯溶解于100 ml四氢呋喃中；此溶液在室温固化12 h后，得到聚氨酯前驱体溶液。然后将前驱体溶液倾倒在不锈钢片表面，并用玻璃棒展开成2 cmX5cm的形状，自然流平后放入调好的温度为90 °0水蒸气雾化装置中固化10 min。将固化后的薄膜在真空箱内干燥至恒重即得到聚氨酯多孔薄膜。使用光学接触角测试仪检测(德国，KRUSS, DSA100)，5 μ L去离子水在此表面的静态接触角为139.97°。
[0016]实施例2
室温下将3.69 g聚氨酯溶解于100 ml四氢呋喃中；此溶液在室温固化18 h后，得到聚氨酯前驱体溶液。然后将前驱体溶液倾倒在不锈钢片表面，并用玻璃棒展开成2 cmX5cm的形状，自然流平后放入调好的温度为100 °0水蒸气雾化装置中固化30 min。将固化后的薄膜在真空箱内干燥至恒重即得到聚氨酯多孔薄膜。使用光学接触角测试仪检测，5 UL去离子水在此表面的静态接触角为121.94°。
[0017]实施例3
室温下将7.71 g聚氨酯溶解于100 ml四氢呋喃中；此溶液在室温固化24 h后，得到聚氨酯前驱体溶液。然后将前驱体溶液倾倒在不锈钢片表面，并用玻璃棒展开成2 cmX5cm的形状，自然流平后放入调好的温度为100 °0水蒸气雾化装置中固化I h。将固化后的薄膜在真空箱内干燥至恒重即得到聚氨酯多孔薄膜。使用光学接触角测试仪检测，5 μ L去离子水在此表面的静态接触角为147.51°。
[0018]实施例4 室温下将1.81 g聚氨酯溶解于100 ml四氢呋喃中；此溶液在室温固化12 h后，得到聚氨酯前驱体溶液。然后将前驱体溶液倾倒在不锈钢片表面，并用玻璃棒展开成2 cmX5cm的形状，自然流平后在水蒸气下固化10 min。将固化后的薄膜在真空箱内干燥至恒重即得到聚氨酯多孔薄膜。然后将聚氨酯多孔薄膜，放入体积比为1:1000的十二硫醇的乙醇溶液中浸泡2 h;取出浸泡后的薄膜，使用光学接触角测试仪检测，5 uL去离子水在此表面的静态接触角为153.44°。
【主权项】
1.一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，以有机溶剂四氢呋喃、聚合物聚氨酯为原料，其配方按照聚氨酯在有机溶剂四氢呋喃中的质量百分含量为2 %-8 %，其特征在于方法步骤如下: 第一步，将2~8重量份聚氨酯溶质，100份重量的溶剂四氢呋喃配置成粘稠溶液，静置12 h~24 h使其完全溶解，然后在不锈钢片上浇铸成200~500 ym厚度的溶液膜； 第二步，用水蒸气做非溶剂，作用在上述未固化的溶液表面，控制不同的温度和时间，使其完全作用在整个表面； 第三步，待溶剂与水蒸气完全挥发后溶液固化成膜后，放入烘箱内加热lh~2 h，去除水蒸气，抽真空10 min~30 min，即得到聚氨酯多孔材料，用低表面能物质处理并测量其表面静态接触角。
2.如权利要求1所述的一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，其特征在于:常温下聚氨酯的粘度为1500~3000 cpo
3.如权利要求1所述的一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，其特征在于:所述低表面能物质处理是通过一种微相分离的方法，由于聚氨酯溶液中的PU和THF是形成一种嵌段共聚高分子材料，当在水蒸气的作用下，单体之间不相容时，它们倾向于发生相分离，但由于不同单体单元之间有化学键相连，而形成纳米到微米尺度的相区。
4.如权利要求1所述的一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，其特征在于:液膜表面形成多孔。
【专利摘要】本发明公开了一种利用微相分离法制备聚氨酯多孔薄膜的方法，以有机溶剂四氢呋喃、聚合物聚氨酯为原料，其配方按照聚氨酯在有机溶剂四氢呋喃中的质量百分含量为2 %—8 %。将配置的溶液静置一段时间使其完全溶解形成粘稠状，在一定的湿度条件下使涂覆溶液的基材表面完全处于水蒸气组成的雾化装置中。控制固化时间和温度，待溶剂与水蒸气完全挥发后溶液固化成膜后，放入烘箱内加热，即得到聚氨酯多孔薄膜。本发明的聚氨酯多孔薄膜制备方法简单，使用原料来源广泛，价格便宜。
【IPC分类】C08L75-04, C08J9-28
【公开号】CN104774342
【申请号】CN201510095953
【发明人】徐涛, 薛名山, 欧军飞, 王法军, 李文, 李长全
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月4日