[发明专利]一种高分子材料表面实现蜂窝微孔结构的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种高分子材料表面实现蜂窝微孔结构的表面改性方法，包括步骤：1)制备修饰液：配置修饰剂聚合物的氯仿溶液；2)通过溶液浸泡法对高分子材料修饰：常温常压下，将高分子材料在修饰液中浸泡，取出晾干，此时已经在材料表面形成蜂窝微孔三维结构，该结构由修饰剂聚合物黏附在材料表面形成；3)通过等离子体处理对表面修饰结构固化：将浸泡修饰后晾干的高分子材料，用低压辉光放电等离子体进行处理。经过等离子体的处理，黏附在材料表面的修饰剂聚合物及其形成的蜂窝微孔三维结构被进一步固定。本发明具备可溶液加工、操作简单、条件温和、成本低廉的特点。

技术领域

本发明属于高分子材料表面修饰领域，具体涉及一种高分子材料表面实现蜂窝微孔结构的表面改性方法。

背景技术

高分子材料由于原料丰富、合成容易、加工简单、能源和投资较小、收益显著、品种繁多、用途广泛，且有其他材料所无或无法比拟的特殊性能，在材料领域中的地位日益显著，应用占比逐渐增大。工业生产和科学技术的发展不断对材料提出新的要求，高分子材料亦顺应这些需求不断向高性能化、高功能化、复合化和智能化的方向发展。对高分子材料的表面改性可以提高其使用性能和拓宽使用范围，是满足这些需求的有效方法。高分子材料的表面改性主要包括以下几种方法：直接涂覆法、表面氧化、表面活性剂、高能辐照、紫外照射、等离子体处理等。其中直接涂覆法工艺简单、成本低、可实现溶液加工，是最常用的方法之一。

膜过程是高分子材料的一个重要应用，目前膜技术己经广泛应用于诸多领域并不断发展。从20世纪50年代开始，膜技术在工业的应用日渐成熟，微滤膜、离子交换膜、反渗透膜、超滤膜、渗透汽化膜等各个领域都有了长足的发展。膜技术的共同特点是膜过程中大多无相变化，可常温下操作，具有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小的特点。特别是对于热敏物质的分离，如食品、药物和生物工程产品，显示出极大的优越性。聚酰胺，俗称尼龙，是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料。聚酰胺具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性等。以聚酰胺为原料制得的尼龙膜，因为不同的性质应用于各个领域，包括：应用于实验室和工业液体的过滤处理，代替聚丙烯酰胺凝胶用做等电聚焦的电泳介质。另外，半渗透的尼龙膜可用于处理悬浮的粘土颗粒，非渗透性的尼龙膜可用作醋酸纤维素微孔膜的底膜。聚酰胺基尼龙膜又以其优良的韧性和对核酸较好的吸附性，被广泛应用于核酸的吸附分离、转印技术和分子杂交。但聚酰胺的疏水性造成在分离过程中膜极易被污染，导致分离能力下降，成本提高。对聚酰胺膜的表面改性是一种有效解决上述问题的方法，接枝改性、共混改性、表面涂覆改性等是目前最常见的膜表面改性方法。现阶段，较简单的改性方法有表面活性剂法、浸泡法、加压法，但用这些方法改性利用的是修饰剂和膜之间的物理吸附，修饰效果不能持久；利用等离子体、紫外照射、γ射线、臭氧等对膜表面进行接枝聚合可以获得长久的改性效果，但设备较复杂、费用高，因而不能大规模运用。以上这些方法虽可赋予聚酰胺膜新的性能，但所采用的表面修饰方法相对复杂、操作条件比较苛刻、成本较高，不利于过程的连续性，导致实际应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子材料表面实现蜂窝微孔结构的表面改性方法，该方法可以在材料表面快速构筑蜂窝微孔三维结构，同时在材料表面实现具有不同理化性质的多种聚合物的修饰，即在高分子材料表面同时实现了表面微结构修饰和表面理化性质修饰。该方法具备可溶液加工、操作简单、条件温和、成本低廉的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案实现：

一种高分子材料表面实现蜂窝微孔结构的表面改性方法，包括以下步骤：

1)制备修饰液：配置修饰剂聚合物的氯仿溶液；

2)通过溶液浸泡法对高分子材料修饰：常温常压下，将高分子材料在修饰液中浸泡3-5小时，取出晾干，此时已经在材料表面形成蜂窝微孔三维结构，该结构由修饰剂聚合物黏附在材料表面形成；