[发明专利]多层孔结构薄膜的制备方法及应用

说明书

本发明属于高分子功能材料领域，具体涉及一种多层孔结构薄膜的制备方法及应用。以N,N‑二甲基甲酰胺作为溶剂，使酰胺化环糊精与苯乙烯单体在偶氮二异丁腈引发剂下发生自由基聚合生成两亲性β‑环糊精共聚物。用二硫化碳为溶剂，以水滴模板法造多层孔洞膜材料，其疏水性能介于90‑120°之间，该多层孔洞结构由SEM观察出来，然后用胶带等物理作用将最上层孔的一半粘连去除，可以发现，几乎所有浓度的样品都能达到150°，完全达到超疏水材料的要求，与同时该材料还表现出高粘性。本发明是一种具有水滴模板法的优点，又弥补了水滴模板法的缺点，是一种大面积制造高粘性超疏水材料的方法，具有很大的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于高分子功能材料领域，具体涉及一种多层孔结构薄膜的制备方法及应用。

背景技术

水滴模板法是一种成本低廉，操作简便以及可大面积制作多孔膜的方法，其在自组装过程提供了成本效益，操作简便和出色的生物相容性。由于在提供高度有序的3D多孔结构的生物界面中显示出巨大潜力。在生物领域，特别是对于仿生表面，需要有序的形态学薄膜。当前制备微图案表面的方法受到昂贵的设备和严格条件的限制。已经由大量的努力集中在水滴模板法过程的机制上。同时已经可以通过更改制备条件和材料来调节诸如孔径，孔形状和表面润湿性之类的参数，这对于控制生物学反应至关重要。为方便操作做出了贡献，通过水滴模板法的蜂窝结构为生物学研究提供了新的平台。但是水滴模板法的制备时的温度、浓度等微小的变化都会引起样品的性能的变化，甚至制备时的基材水平也将导致产品材料性能的变化，所以到目前为止，仍然没有实现工业化。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种多层孔结构薄膜的制备方法及应用。环糊精(CD)是包含D-葡萄糖单元的环状低聚糖，这些单元通过α-1,4-糖苷键连接并从淀粉的酶促加工中获得。CD具有类似环面的三维空腔形状，具有相对疏水的内腔和亲水的外表面，是一种独特的空腔性两亲性小分子单体，而苯乙烯是一种典型的疏水材料，本发明要求材料具有多层孔洞结构，所以利用环糊精和苯乙烯来构建两亲性共聚物基材，利用水滴模板法而制备的多层孔结构，该材料具有生物相容性和生物可降解性，同时还具有与分子、离子或自由基之间形成非共价键的能力，通过上表皮的剥离，从而制备高粘度超疏水材料。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

一种多层孔结构薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)酯化β-环糊精衍生物的制备：在无水条件下，使马来酸酐与β-环糊精发生酯化反应，制备酯化β-环糊精衍生物；

(2)酰胺化环糊精的制备

将步骤(1)的酯化β-环糊精衍生物与二乙醇胺在发生酰胺化反应，反应结束后洗涤、干燥制得酰胺化环糊精；

(3)两亲性环糊精共聚物的制备

将步骤(2)的酰胺化环糊精与苯乙烯的摩尔比在1:40～100，在溶剂中进行自由基聚合反应，对产物沉淀、过滤、干燥得到两亲性环糊精共聚物；

(4)超疏水表面的制备

按照一定配比将步骤(3)制备的两亲性环糊精共聚物溶解于二硫化碳中并控制两亲性环糊精共聚物浓度为10～50mg/mL，在密闭含水容器内均匀地滴加到玻璃片表面，控制水温在30～50℃，反应一定时间后取出干燥，制备出多层孔洞材料，用胶带去除最上层孔，得到高粘性的超疏水材料。

进一步的，步骤(1)酯化反应方法为：将摩尔比为1:50的β-环糊精和马来酸酐混合研磨，在80℃下搅拌反应8h后，搅拌速度为400r/min，用丙酮洗涤多余的马来酸酐，乙醇洗涤未反应的β-环糊精，抽滤、干燥得到酯化β-环糊精衍生物。

进一步的，步骤(2)中酰胺化反应为将酯化β-环糊精衍生物与二乙醇胺以摩尔比为1：100在四氢呋喃溶剂中进行酰胺化反应，反应温度控制在65℃，反应中搅拌速度为400r/min，反应时间为5小时。