超疏水線性低密度聚乙烯薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超疏水材料及其制備方法，尤其涉及一種超疏水線性低密度聚乙烯薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，與水接觸角大于150°的超疏水材料引起了廣泛的關(guān)注。超疏水材料的典型特征是:水滴或污水等液體在超疏水材料表面通常呈球形，液體在超疏水材料表面難以穩(wěn)定存留，只要傾斜一個很小的角度或在微風或輕微外力的作用下，液體便會從超疏水材料表面快速滾落，滾落的同時帶走材料表面的灰塵等污染物，從而起到自清潔的作用；將超疏水材料長期浸泡于水中不會有任何水滴滲透，且拿出來后其表面不會粘留任何水滴，具有極強的防水和阻水能力。這些獨特的性質(zhì)使超疏水材料表面可以長期保持干凈和干燥，不僅能長期保持材料的美觀，還能起到防水、防潮、抑菌防霉(因為大多數(shù)微生物的生長繁殖和新陳代謝等生理活動都需要一定的水分)等作用。另外，一些以水為介質(zhì)的腐蝕、微量元素物質(zhì)迀移等現(xiàn)象也可得到較大程度的抑制，這些獨特的性質(zhì)使得超疏水材料在工農(nóng)業(yè)和日常生活中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]線性低密度聚乙烯薄膜具有無味、無毒、成本低廉的優(yōu)點，是一種非常重要且廣泛使用的包裝材料，然而，目前市場上所有線性低密度聚乙烯薄膜與水的接觸角通常小于110°，其表面不具備自清潔性，防污能力也欠佳。
[0004]很顯然，如果賦予線性低密度聚乙烯薄膜超疏水性無疑會大大提高其自清潔性、防污性、抑菌防霉性等，這必將會使線性低密度聚乙烯薄膜的應(yīng)用范圍得到進一步的拓寬。因此，超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備在近年格外受到關(guān)注，目前已經(jīng)報道的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法主要有微相分離法、電紡法、等離子法等，然而，這些方法仍存在要么成本高、要么工藝可控性和穩(wěn)定性差、要么所需儀器設(shè)備昂貴、要么制備過程需要使用對環(huán)境有害的揮發(fā)性有機溶劑等缺陷，這些缺陷制約了超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的產(chǎn)業(yè)化。另外，目前文獻報道的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜在冷凝條件下會失去超疏水性，其在冷凝條件下的接觸角通常小于120°，且大多數(shù)文獻報道的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜都不透明。
[0005]因此，要使超疏水線性低密度聚乙烯薄膜真正得到大規(guī)模的應(yīng)用，開發(fā)一種工藝簡單可控、成本低廉而又易于產(chǎn)業(yè)化的方法制備超疏水線性低密度聚乙烯薄膜是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有良好透明性、在冷凝條件下仍可保持超疏水性的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜，還提供一種工藝簡單可控、成本低廉、重復(fù)性好、產(chǎn)業(yè)化前景好、對環(huán)境無污染的超疏水低密度聚乙烯薄膜的制備方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種超疏水線性低密度聚乙烯薄膜，所述超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的表面結(jié)構(gòu)為納米柱陣列結(jié)構(gòu)(即表面由圓柱形納米顆粒陣列組成)，所述納米柱的高度為2微米?3微米，所述納米柱的直徑為50納米?100納米，所述納米柱之間的間距為200納米?300納米(該間距是指兩納米柱中心之間的距離)；所述超疏水線性低密度聚乙烯薄膜表面與水的接觸角為150°?158°，水滴在所述超疏水線性低密度聚乙烯薄膜表面的滾動角為5°?15。。
[0008]上述的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜中，優(yōu)選的，所述超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的厚度為10微米?50微米。
[0009]作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟:
(1)將多孔納米陽極氧化鋁模板覆蓋于線性低密度聚乙烯薄膜上，加熱至100°C?130°C，然后對所述多孔納米陽極氧化鋁模板施加3MPa?6MPa的壓力，經(jīng)保壓后，使軟化的線性低密度聚乙烯充分進入到多孔納米陽極氧化鋁模板的孔中，再冷卻；
(2)將步驟(I)冷卻后的多孔納米陽極氧化鋁模板浸泡于氫氧化鈉溶液中，以去除多孔納米陽極氧化鋁模板，然后對脫去模板后的線性低密度聚乙烯薄膜表面進行清洗，得到超疏水線性低密度聚乙烯薄膜。
[0010]上述的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法中，優(yōu)選的，所述多孔納米陽極氧化鋁模板的孔徑為50納米?100納米，孔深度為2微米?3微米，孔間距為200納米?300納米(該孔間距是指兩孔中心之間的距離)。
[0011]上述的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述保壓的時間為0.1分鐘?5分鐘。
[0012]上述的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述氫氧化鈉溶液的濃度為Imol.L 1?2mol.L %所述浸泡時間為2h?5h。
[0013]上述的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述清洗采用去離子水，所述清洗次數(shù)為3次?6次。
[0014]本發(fā)明中，線性低密度聚乙烯薄膜是指密度在0.918?0.935g/cm3范圍的線性聚乙烯薄膜，可以從市場上直接購買到。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜具有良好的透明性，可見光透過率達80%以上。
[0016]2、本發(fā)明的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜在冷凝條件下仍可保持150°?152°的接觸角。
[0017]3、本發(fā)明的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備過程無需使用任何有毒有害的揮發(fā)性有機溶劑，對環(huán)境無污染。
[0018]4、本發(fā)明的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法操作工藝簡單、重復(fù)性好，具有較強的產(chǎn)業(yè)化前景。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例1獲得的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的接觸角測試圖。
[0020]圖2為本發(fā)明實施例2獲得的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的接觸角測試圖。
[0021]圖3為本發(fā)明實施例3獲得的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的接觸角測試圖。
[0022]圖4為本發(fā)明實施例4獲得的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的接觸角測試圖。
[0023]圖5為本發(fā)明實施例5獲得的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的接觸角測試圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護范圍。
[0025]以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0026]實施例1
一種本發(fā)明的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜，該超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的表面結(jié)構(gòu)為納米柱陣列結(jié)構(gòu)，納米柱的高度為2微米，納米柱的直徑為50納米，納米柱之間的間距(中心之間的距離，下同)為200納米。該超疏水線性低密度聚乙烯薄膜表面與水的接觸角為153°，水滴在超疏水線性低密度聚乙烯薄膜表面的滾動角為15°。
[0027]本實施例中，超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的厚度為10微米。
[0028]—種上述本實施例的超疏水線性低密度聚乙烯薄膜的制備方法，包括以下步驟: (I)首先將孔徑為50納米、孔間距(即孔心間距，下同)為200納米、孔深度為2微米的多孔納米陽極氧化鋁模板覆蓋在10微米厚的線性低密度聚乙烯薄膜上并加熱到100°C，然后對多孔納米陽極氧化鋁模板施加3MPa的壓力并保壓0.1分鐘，使軟化的線性低密度聚乙烯充分進入到多孔納米陽極氧化鋁模板孔后冷卻。
[0029](2)將冷卻后的多孔納米陽極氧化鋁模板浸泡于Imol.L 1的氫氧化鈉溶液中2小時，以去除多孔納米陽極氧化鋁模板，然后用去離子水對脫模后的線性低密度聚乙烯薄膜表面清洗3次，便獲得超疏水線性低密度聚乙烯薄膜，該薄膜表面由圓柱形納米顆粒陣列組成，納米柱高度為2微米，納米柱之間的間距為200納米，納米柱直徑為50納米。