[发明专利]一种快速制备聚合物多层膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工生产技术领域，主要涉及的是一种快速制备聚合物多层膜的方法，该方法可以在平面基底和非平面基底上实现聚合物多层膜的快速制备，并且该方法适用于工业化生产。

背景技术

在现代技术日益发展的今天，单一功能的材料已经不能满足人们的需求，带有多种改良性能的复合型材料越来越受到人们的青睐。多年以来，复合型材料以其特有的性质吸引了越来越多的科研人员从事到对其的研究领域中。其中，在已有的材料表面组装一层聚合物多层膜，而使材料、器材带有额外的性质的研究，逐渐受到更多研究人员的重视。

聚合物多层膜是用分子聚集体来创造新物质、获得新材料、调控材料表面物理化学性质的新途径。根据所选择的分子聚集体的不同，会使创造的新材料带不同的功能。例如：我们可以在太阳能电池表面制备一层具有超疏水特性的聚合物多层膜，这样制备的太阳能电池表面就具有自清洁的功能；另外，还可以在远洋油轮或是水下潜艇的船体表面制备一层具有超疏水特性的聚合物多层膜，这样就会对船体起到减阻的作用，从而节省了对油类能源的消耗；还有，我们还可以将银离子，温度敏感性物质，光敏分子，耐热、耐酸碱性的物质制备到聚合物多层膜中，从而使所制备的聚合物多层膜带有相应的性质。聚合物多层膜适用于多种材料，可以较理想的达到人们对新型材料的要求，其具有广泛的应用前景，和较高的应用价值。

1991年，比较简单的制备聚合物多层膜的方法首次被提出。传统的制备方法是采用在带有相反电荷的聚电解质溶液中交替浸泡基底的方式，由此在基底表面制备聚合物多层膜。由于采用的是浸泡的方法，所以传统的制备方法对基底的选择具有较大的限制性，而且耗时长，不适合于工业化生产。为了改善传统制备方法中的缺点，近二十年的时间里，科学家们研制出了一些改良的方法，例如：旋涂组装法、喷涂组装法和连续动态组装法等等。可是，以上的改良方法只是单一的改善了传统组装方法中耗时长得缺点。新的改良方法仍旧不适合于工业化生产。因此，发展一种可以在平面基底和非平面基底上实现聚合物多层膜的快速制备的工业化方法已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术对基底要求高、制备过程耗时长并且不适合于工业化生产的缺点，而提供一种高效的制备技术，实现了聚合物多层膜在平面基底和非平面基底上的制备，并且本发明适用于工业化生产。

一种可以在平面基底和非平面基底上快速制备聚合物多层膜的方法，其特点在于：该方法是将超重力技术与层层自组装技术结合，即在超重力的环境中进行交替层状自组装过程。

所述的超重力是指在比地球重力加速度(9.8m/s²)大得多的环境下，物质所受到的力。在超重力条件下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比常规重力场下要快得多。现有的研究主要将超重力技术应用在废水处理、H2S选择性吸收、生物氧化反应、纳米级粉体材料的制备等类似的领域中。本发明方法的超重力环境是使用超重力机实现的。其中由铜网作为转子的内填料，起到分散液体的作用。基底的大小、形状取决于选用的超重力机的构造。

所述的交替层状自组装是指将基底反复浸泡在带有相反电荷的聚电解质溶液中，以氢键、配位键或分子识别等作用力为推动力，在基底表面组装一层具有特定功能的聚合物多层膜的技术。

本发明方法可以适用于以配位键、氢键、静电作用等作用力为成膜推动力的聚合物多层膜的制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

1)将石英片、硅片或聚乙烯(简称PE)进行清洗，用去离子水清洗石英片或硅片，再用氮气吹干；