[发明专利]一种超疏水生物可降解复合薄膜的制备方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种超疏水生物可降解复合薄膜的制备方法及其产品。 

背景技术

超疏水表面一般指与水的接触角大于150°的表面，这类材料在工农业生产和人们的日常生活中都有着非常广阔的应用前景。大量的研究表明，超疏水表面的制备一般采用两种方法，一种是在粗糙表面修饰低表面能物质，另一种是在疏水性表面构造粗糙结构。超疏水表面的制备方法主要有模板法，溶胶凝胶法，相分离法，电纺法，刻蚀，自组装及其他方法。 

近年来，通过在聚合物如聚苯乙烯、聚氯乙烯等溶液中添加疏水性纳米粒子后，在基材表面形成具有超疏水性的薄膜已见有专利和文献报道。中国专利CN 104156016 A公开了一种超疏水涂层的制备方法，该法将聚合物溶液和疏水性二氧化硅分散液均匀混合后，采用喷枪将混合物均匀喷涂至清洗干净的基面上，最后经热处理得到超疏水表面。Guo等（Yonggang Guo, Qihua Wang et al. Facile approach in fabricating superhydrophobic coatings from silica-base nanocomposite. Applied Surface Science [J]，2010 (257): 33–36）报道在通用塑料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等的溶液中添加疏水二氧化硅并充分混合，将此混合液在玻璃、铜片、铝片、滤纸等表面实涂覆并实现了超疏水性。这种方法获得超疏水性得益于溶剂挥发后聚合物和无机纳米粒子无规聚集成类似岛状微纳米二级粗糙结构。若将以上方法及其涂层应用于生物可降解材料则有其局限性，因为所用到的高聚物并不具有生物可降解性。进一步如何在生物可降解材料的表面形成微纳米二级粗糙结构也是一个挑战，若基材是亲水性的如淀粉、纤维或壳聚糖等，有机涂层难以铺展；若基材是脂肪族聚酯，则有机溶剂容易发生侵蚀作用。 

另一方面，在完全生物可降解材料的表面涂覆超疏水涂层是很有意义的。除了可以达到防污和自清洁作用外，生物可降解材料如聚乳酸或热塑性淀粉材料可能因吸水而发生降解、变形或改变性能。通常的方法如化学改性（CN 101205315A）或共混改性（CA 101481506A）并不能使生物可降解材料实现超疏水性。因此，寻找一种新的方法实现生物可降解材料表面超疏水性是必要的。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的困难和局限性，提供一种具有超疏水性的生物可降解复合薄膜的制备方法及其产品，这种具有超疏水性的生物可降解复合薄膜可用于表面涂覆生物可降解材料以达到防水防污的作用。 

为实现本发明目的所采用的技术方案是：在一定温度下,将一定量的脂肪族生物可降解聚酯添加到易挥发的有机溶剂中，搅拌至完全溶解并形成透明的溶液,然后添加一定量的疏水性无机纳米粒子，继续搅拌，形成分散均匀的混合液。采用浸渍提拉的方法将上述混合液涂覆到一定的基底材料上，通过控制升温速率至一定的温度来调节溶剂的挥发速度，再恒温一定的时间，干燥后得到结合有具有特殊微纳米结构的超疏水生物可降解复合薄膜的基底材料的产品。 

在结合有具有特殊微纳米结构的超疏水生物可降解复合薄膜的基底材料的产品中，超疏水生物可降解复合薄膜与水的静态接触角在150°~164°且水滴在膜的表面的接触角滞后小于5°，且多孔网络状微纳米二级微观表面的超疏水生物可降解复合薄膜与金属、玻璃、塑料、热塑性淀粉、聚乙烯醇、壳聚糖、纤维素、脂肪族聚酯或淀粉/脂肪族聚酯共混物牢固结合。 

所述易吸水生物可降解基底材料涂覆有超疏水生物可降解复合薄膜后的产品吸水率为0~0.9%。易吸水生物可降解基底材料特别为淀粉/脂肪族聚酯共混物、热塑性淀粉、聚乙烯醇、壳聚糖、纤维素、脂肪族聚酯中的一种。最佳的易吸水生物可降解基底材料为聚乳酸/淀粉（50:50）共混物制得的基底材料。