[发明专利]一种发泡聚电解质薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及功能涂层领域，公开了一种发泡聚电解质薄膜的制备方法，包括：将聚阳离子和聚阴离子通过层层自组装方法制备具有均匀厚度的聚电解质薄膜；将聚电解质薄膜浸泡在苯基叠氮发泡剂水溶液中，利用静电吸附作用富集发泡剂；将聚电解质薄膜浸泡在水中进行塑化处理；利用紫外光照射引发发泡剂中叠氮基团分解产生氮气，通过薄膜内部气体生成和聚集，形成泡状结构，得到聚电解质薄膜。本发明与现有致孔技术相比，具有工艺简单和操作简便的特点，可用于制备具有不同结构尺寸的微孔聚电解质薄膜。

技术领域

本发明涉及功能涂层领域，尤其涉及一种发泡聚电解质薄膜的制备方法。

背景技术

聚电解质是一类线型或支化的合成或天然高分子，其主链上含有能够电离的基团。基于层层自组装技术制备的聚电解质薄膜具有独特的链间超分子静电作用，利用酸、碱、盐等环境刺激对其超分子作用进行调控和处理，可构建出各种类型及尺寸的微孔结构，进而赋予聚电解质薄膜在水处理、药物传递、组织工程等领域巨大的应用潜力。然而，通过调控超分子作用实现的聚电解质薄膜致孔方法，涉及到复杂的多步操作，工艺过程不易控制。因此，一种简便、快速、可控的聚电解质薄膜致孔方法亟待被开发。

通过引发聚合物材料内部的气体生成和聚集，实现泡状结构的形成和演变，是制备微孔聚合物材料的重要方法之一，具有操作简便、快速、可控等优点。通过发泡方法构建聚电解质薄膜内部微孔结构，将同样具备以上优势，是一种非常有潜力的致孔技术，对聚电解质薄膜的理论研究和应用研究都有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚电解质薄膜致孔方法操作复杂、工艺过程不易控制等问题，提供了一种发泡聚电解质薄膜的制备方法。本发明利用静电吸附在聚电解质薄膜内富集水溶性苯基叠氮发泡剂，然后在紫外光照射下，引发叠氮基团分解产生氮气，通过聚电解质薄膜内气体生成和聚集，简便、快速地制备具有微孔结构的聚电解质薄膜。

本发明的具体技术方案为：一种发泡聚电解质薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）：分别将聚阳离子和聚阴离子溶解于水中，得到聚阳离子水溶液和聚阴离子水溶液；

步骤（2）：将基底材料在步骤（1）所得的聚阳离子水溶液中浸泡1～120分钟，再放入步骤（1）所得的聚阴离子水溶液中浸泡，从而完成一个沉积周期；重复上述步骤，通过层层自组装在基底材料上完成多个沉积周期，得到厚度均匀的聚电解质薄膜；

步骤（3）：将聚电解质薄膜浸泡在苯基叠氮发泡剂水溶液中，利用静电吸附作用富集发泡剂；

步骤（4）：将聚电解质薄膜浸泡在水中进行塑化处理；

步骤（5）：在紫外光照射下，引发发泡剂中叠氮基团分解产生氮气，通过薄膜内部气体生成和聚集，形成微孔结构，得到发泡聚电解质薄膜。

在本发明中，将聚电解质薄膜浸泡在苯基叠氮发泡剂水溶液中，充分利用聚电解质的特性，通过静电吸附作用富集发泡剂，其原理为：本发明采用的水溶性发泡剂均带有电离基团，能够与聚电解质主链上的带相反电荷的电离基团形成静电吸引作用，从而实现在聚电解质薄膜内的吸附和富集。

本发明中，将聚电解质薄膜浸泡在水中进行塑化的原理：在水相里面，水分子扩散进入薄膜，能够增加聚电解质链段之间的自由体积，同时水分子对正负电荷的静电屏蔽作用弱化了链段之间的超分子静电作用，使得聚电解质分子链运动能力大幅度增加。

本发明中，苯基叠氮具有光活性，能够在紫外光照射照射下分解产生氮气，通过聚电解质薄膜内气体生成和聚集，实现膜内微孔结构的自发形成。苯基叠氮基团光分解原理如下：

作为优选，步骤（1）中：所述聚阳离子为聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、明胶、聚二烯丙基二甲基胺、鱼精蛋白、壳聚糖和聚赖氨酸中的至少一种；所述聚阴离子为聚丙烯酸、海藻酸、透明质酸、聚乙烯醇、肝素和聚甲基丙烯酸中的至少一种。