具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜及其制備方法，其特點(diǎn)是，包括聚苯乙烯有序針墊膜模板的制備、聚氨酯針墊陣列基體的制備和聚苯胺針墊陣列薄膜的制備。其方法科學(xué)合理，能耗低、成本低。制得的聚苯胺針墊陣列薄膜表面具有微米級(jí)多孔邊緣的針尖突起，基體材料表面粗糙，具有很高的附著力，增加了基體表面聚苯胺的涂覆量，導(dǎo)電性與電致收縮率增強(qiáng)，在電場作用下會(huì)發(fā)生尺寸變化，進(jìn)一步引起薄膜表面光子學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而發(fā)生光學(xué)性質(zhì)的變化；成膜更加均勻，韌性和強(qiáng)度可控；特殊針墊結(jié)構(gòu)使聚苯胺薄膜的接觸角增大，膜表面的親疏水變化性能增強(qiáng)。
【專利說明】具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜及其制備 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)電高分子導(dǎo)電材料，是一種具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊 陣列薄膜及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在導(dǎo)電高分子研究領(lǐng)域，聚苯胺有著廣闊的應(yīng)用前景，主要因?yàn)榫郾桨肪邆淞撕?多其他導(dǎo)電高分子材料不能比擬的優(yōu)勢性能，如：原料易得、分子結(jié)構(gòu)多樣化、物理化學(xué)性 能優(yōu)異、可逆的酸堿摻雜和去摻雜、電學(xué)和光學(xué)特性可控等。聚氨酯具有優(yōu)良的耐蝕性、耐 磨性、耐沖擊性、柔韌性和可加工性等性能。但由于聚氨酯本身是電的不良導(dǎo)體，抗靜電性 能較差。
[0003] 近年來，具有廣泛應(yīng)用前景的光子學(xué)晶體薄膜的制備方法逐漸受到人們的關(guān)注， 其中采用高分子材料制備光子學(xué)晶體薄膜成為研究的熱點(diǎn)，尤其是采用電活性高分子材 料。光子學(xué)薄膜的制備技術(shù)主要有光刻蝕工藝、微接觸印刷法、呼吸圖法制、模板法等，但都 技術(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。
[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人賈若瑕等曾于2010年在"Applied Chemistry"上發(fā)表了：溶劑散 逸自組裝制備超疏水針墊陣列膜（賈若瑕等，Superhydrophobic pin-cushion array films is prepared by solvent evaporation self-organization, Applied Chemistry，2010， 27,1046-1049)。該文描述了利用溶劑散逸自組裝方法，以水珠為模板在平滑的固體基質(zhì)上 制備得到聚苯乙烯有序多孔膜，該膜為具有微米級(jí)針墊陣列膜，具備超疏水性質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是，對(duì)現(xiàn)有制備方法進(jìn)行實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新，提供一種具有電場響應(yīng) 親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方法，其方法科學(xué)合理，能耗低、成本低。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是，用本發(fā)明具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜 制備方法制得的聚苯胺針墊陣列薄膜表面具有微米級(jí)多孔邊緣的針尖突起，基體材料表面 粗糙，具有很高的附著力，增加了基體表面聚苯胺的涂覆量，導(dǎo)電性與電致收縮率增強(qiáng)，在 電場作用下會(huì)發(fā)生尺寸變化，進(jìn)一步引起薄膜表面光子學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而發(fā)生光學(xué)性 質(zhì)的變化；成膜更加均勻，韌性和強(qiáng)度可控；特殊針墊結(jié)構(gòu)使聚苯胺薄膜的接觸角增大，膜 表面的親疏水變化性能增強(qiáng)。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一所采用的技術(shù)方案是，一種具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯 胺針墊陣列薄膜制備方法，其特征是，它包括下述制備步驟：
[0008] 1)聚苯乙烯有序針墊膜模板的制備
[0009] 在室溫下，將30mL聚苯乙烯與聚十二烷基丙烯酰胺-6-氨基己酸的氯仿溶液置于 培養(yǎng)皿中，混合溶液中聚苯乙烯的濃度控制在l-5g/L，聚十二燒基丙烯酰胺-6-氨基己酸 的濃度約為聚苯乙烯的1/10,將相對(duì)濕度范圍在30-80%的潮濕空氣流以4L/min的速度連 續(xù)吹向混合溶液上方，溶液表面迅速形成一層不透明的蜂窩狀有序多孔膜，15-20分鐘后 待溶劑完全揮發(fā)，用紫外線輻照得到的蜂窩狀有序多孔膜表面，在外力作用下使膜分離保 留其下層結(jié)構(gòu)，得到聚苯乙烯有序針墊膜模板；
[0010] 2)聚氨酯針墊陣列基體的制備
[0011] 將步驟1)得到的聚苯乙烯有序針墊膜模板的蜂窩狀有序多孔膜膜孔中填充20g/ L水溶性高分子聚乙烯醇水溶液，水分蒸發(fā)完全后將薄膜置于50mL氯仿、丙酮或乙酸乙酯 溶液中，聚苯乙烯溶解得到不溶于氯仿、丙酮或乙酸乙酯的聚乙烯醇反向針墊陣列膜；將 5-55g/L溶有聚氨酯的四氫呋喃溶液填充到聚乙烯醇反向針墊陣列膜中，氯仿、丙酮或乙酸 乙酯有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇溶解得到不溶于水的聚氨酯針 墊陣列薄膜基體；
[0012] 3)聚苯胺針墊陣列薄膜的制備
[0013] 將步驟2)得到的聚氨酯針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器底部玻璃基質(zhì)表面， 含氧化劑過硫酸銨濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L醋酸、鹽酸或磷酸溶液加熱，揮發(fā)的氣 體勻速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于酸性強(qiáng)氧化性 氛圍中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 15mol/L苯胺單體水溶液，引發(fā)苯胺聚合，在酸性強(qiáng) 氧化性氛圍中聚合反應(yīng)在聚氨酯針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體聚合尺寸逐步增大后， 一層均勻的聚苯胺突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去離子水和無水乙醇洗滌得到聚 苯胺針墊陣列薄膜成品。
[0014] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之二采用技術(shù)方案是，用所述的具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯 胺針墊陣列薄膜制備方法制得的聚苯胺針墊陣列薄膜。
[0015] 本發(fā)明的具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方法，將光子晶體 薄膜制備技術(shù)與高分子復(fù)合材料研究相結(jié)合，利用簡單低耗的溶劑散逸自組裝技術(shù)制備出 微米級(jí)聚氨酯針墊基體，將苯胺單體水溶液滴加到表層附著力極強(qiáng)的聚氨酯針墊基體，在 酸性強(qiáng)氧化性氣氛中聚合反應(yīng)在聚氨酯針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體聚合尺寸逐步增 大后，一層均勻的聚苯胺突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，得到聚苯胺針墊陣列薄膜。基 體材料對(duì)苯胺原位聚合沉積過程有著重要影響，聚苯胺成膜在很大程度上取決于基體材料 的表面性質(zhì)。相比現(xiàn)有技術(shù)中報(bào)道的玻璃基體、纖維織物基體、二氧化硅基體等，聚氨酯 (PU)針墊基體制備的薄膜表面粗糙，聚苯胺顆粒還能夠嵌入聚氨酯基體構(gòu)成共聚物，兩者 在分子級(jí)協(xié)同和在結(jié)構(gòu)上互補(bǔ)，改善了單純聚苯胺薄膜的溶解性和可加工性。同時(shí)特殊的 針墊表層結(jié)構(gòu)提高薄膜的附著力，增加基體表面聚苯胺的涂覆量。控制聚合沉積反應(yīng)發(fā)生 的引發(fā)劑和控制反應(yīng)酸度條件的混合酸以氣態(tài)形式保證聚氨酯針墊陣列基體處于酸性強(qiáng) 氧化性氛圍，使得聚苯胺成膜更加均勻，薄膜沉積速率和厚度可控。聚苯胺針墊陣列薄膜增 加了原有光子學(xué)薄膜表面粗糙度，導(dǎo)電性與電致收縮率增強(qiáng)，在電場作用下會(huì)發(fā)生尺寸變 化，進(jìn)一步引起薄膜表面光子學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而發(fā)生光學(xué)性質(zhì)的變化。針墊結(jié)構(gòu)薄膜的 接觸角增加，膜表面可發(fā)生親疏水變化。
[0016] 本發(fā)明聚苯胺針墊陣列薄膜對(duì)電場的響應(yīng)研究：聚苯胺針墊陣列薄膜在空氣中對(duì) 電場響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究裝置由激光發(fā)射裝置、聚苯胺針墊陣列薄膜、衍射條紋接收底板、穩(wěn)壓 電源和外電路構(gòu)成。薄膜兩端分別連接穩(wěn)壓電源的正極和負(fù)極，對(duì)薄膜進(jìn)行通電，在薄膜正 上方用激光筆監(jiān)測光子學(xué)薄膜衍射條紋圖案變化。通過記錄不同通電時(shí)間和通電電壓下薄 膜衍射條紋圖案變化程度來研究聚苯胺針墊陣列薄膜在空氣中對(duì)電場的響應(yīng)。
[0017] 上述實(shí)驗(yàn)中將聚苯胺針墊陣列薄膜應(yīng)用于對(duì)電場響應(yīng)的檢測過程的研究，在外電 路作用下，聚苯胺針墊陣列薄膜的響應(yīng)主要表現(xiàn)在有序針墊陣列的微結(jié)構(gòu)尺寸、衍射光斑 直徑、透光率和親疏水性等。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步在于：
[0019] (1)制備過程中引發(fā)劑與醋酸、鹽酸或磷酸以氣態(tài)形式引發(fā)苯胺聚合，能夠有效抑 制聚苯胺尺寸劇烈生長，使得聚氨酯表面形成的聚苯胺薄膜更加均勻，韌性和強(qiáng)度可控。
[0020] (2)光子學(xué)薄膜表面呈現(xiàn)排列整齊且均一，其平均尺寸為10-15 μ m。
[0021] (3)聚苯胺原位聚合沉積過程中與聚氨酯形成嵌段共聚物，使薄膜同時(shí)具有良好 的導(dǎo)電性能和良好的彈性和機(jī)械性能。
[0022] (4)聚苯胺針墊陣列薄膜可以通過感知光學(xué)性質(zhì)變化來監(jiān)測外電路電場變化，實(shí) 現(xiàn)不可見電信號(hào)與可見光學(xué)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，成為具有電場響應(yīng)的新型光子學(xué)薄膜材料。
[0023] (5)針墊結(jié)構(gòu)使薄膜的接觸角增大，膜表面的親疏水變化性能增強(qiáng)。
[0024] (6)方法科學(xué)合理，能耗低、成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為聚苯胺針墊陣列結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為聚苯胺針墊陣薄膜微觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為圖2中A局部放大示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0029] 參照?qǐng)D1-圖3,本發(fā)明的具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方 法，它包括下述制備步驟：
[0030] 1)聚苯乙烯有序針墊膜模板的制備
[0031] 在室溫下，將30mL聚苯乙烯與聚十二烷基丙烯酰胺-6-氨基己酸的氯仿溶液置于 培養(yǎng)皿中，混合溶液中聚苯乙烯的濃度控制在l-5g/L，聚十二燒基丙烯酰胺-6-氨基己酸 的濃度約為聚苯乙烯的1/10,將相對(duì)濕度范圍在30-80%的潮濕空氣流以4L/min的速度連 續(xù)吹向混合溶液上方，溶液表面迅速形成一層不透明的蜂窩狀有序多孔膜，15-20分鐘后 待溶劑完全揮發(fā)，用紫外線輻照得到的蜂窩狀有序多孔膜表面，在外力作用下使膜分離保 留其下層結(jié)構(gòu)，得到聚苯乙烯有序針墊膜模板；
[0032] 2)聚氨酯針墊陣列基體的制備
[0033] 將步驟1)得到的聚苯乙烯有序針墊膜模板的蜂窩狀有序多孔膜膜孔中填充20g/ L水溶性高分子聚乙烯醇水溶液，水分蒸發(fā)完全后將薄膜置于50mL氯仿、丙酮或乙酸乙酯 溶液中，聚苯乙烯溶解得到不溶于氯仿、丙酮或乙酸乙酯的聚乙烯醇反向針墊陣列膜；將 5_55g/L溶有聚氨酯的四氫呋喃溶液填充到聚乙烯醇反向針墊陣列膜中，氯仿、丙酮或乙酸 乙酯有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇溶解得到不溶于水的聚氨酯針 墊陣列薄膜基體；
[0034] 3)聚苯胺針墊陣列薄膜的制備
[0035] 將步驟2)得到的聚氨酯針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器底部玻璃基質(zhì)表面， 含氧化劑過硫酸銨濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L醋酸、鹽酸或磷酸溶液加熱，揮發(fā)的氣 體勻速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于酸性強(qiáng)氧化性 氛圍中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 15mol/L苯胺單體水溶液，引發(fā)苯胺聚合，在酸性強(qiáng) 氧化性氛圍中聚合反應(yīng)在聚氨酯針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體聚合尺寸逐步增大后， 一層均勻的聚苯胺突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去離子水和無水乙醇洗滌得到聚 苯胺針墊陣列薄膜成品。
[0036] 具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方法制得的聚苯胺針墊陣 列薄膜。
[0037] 實(shí)施例1 :
[0038] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將35g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0039] 實(shí)施例2 :
[0040] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL丙酮溶液 中，聚苯乙烯（PS)溶解得到不溶于丙酮的聚乙烯吡咯烷酮（PVP)反向針墊陣列膜。將35g/ L的溶有聚氨酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，丙 酮有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP)溶解得到不溶于水 的聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜基體。
[0041] 實(shí)施例3
[0042] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚丙烯酰胺（PAM)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL乙酸乙酯溶液 中，聚苯乙烯（PS)溶解得到不溶于乙酸乙酯的聚丙烯酰胺（PAM)反向針墊陣列膜。將35g/ L的溶有聚氨酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，乙 酸乙酯有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的 聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜基體。
[0043] 實(shí)施例4
[0044] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將5g/L的溶有聚氨酯 (PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完全 蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣列 薄膜基體。
[0045] 實(shí)施例5
[0046] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將15g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0047] 實(shí)施例6
[0048] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分蒸發(fā)完全后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將25g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0049] 實(shí)施例7
[0050] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將35g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0051] 實(shí)施例8
[0052] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將45g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0053] 實(shí)施例9
[0054] 聚氨酯（PU)針墊陣列基體的制備：將聚苯乙烯（PS)有序針墊膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇（PVA)水溶液，水分完全蒸發(fā)后將薄膜置于50mL氯仿溶液中，聚苯 乙烯（PS)溶解得到不溶于氯仿的聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜。將55g/L的溶有聚氨 酯（PU)的四氫呋喃（THF)溶液填充到聚乙烯醇（PVA)反向針墊陣列膜中，氯仿有機(jī)溶劑完 全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇（PVA)溶解得到不溶于水的聚氨酯（PU)針墊陣 列薄膜基體。
[0055] 實(shí)施例10
[0056] 聚苯胺針墊陣列薄膜的制備：將聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器 底部玻璃基質(zhì)表面，含過硫酸銨（APS)濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L醋酸溶液加熱，揮 發(fā)的氣體勻速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于 酸性強(qiáng)氧化性氛圍中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 5mol/L苯胺（An)單體水溶液，引發(fā)苯 胺聚合。在酸性強(qiáng)氧化性氣氛中聚合反應(yīng)在聚氨酯（PU)針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體 聚合尺寸逐步增大后，一層均勻的聚苯胺（PANI)突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去 離子水和無水乙醇洗滌得到聚苯胺（PANI)針墊陣列薄膜。
[0057] 實(shí)施例11
[0058] 聚苯胺針墊陣列薄膜的制備：將聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器 底部玻璃基質(zhì)表面，含過硫酸銨（APS)濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L磷酸溶液加熱，揮 發(fā)的氣體勻速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于 酸性強(qiáng)氧化性氛圍中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 5mol/L苯胺（An)單體水溶液，引發(fā)苯 胺聚合。在酸性強(qiáng)氧化性氣氛中聚合反應(yīng)在聚氨酯（PU)針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體 聚合尺寸逐步增大后，一層均勻的聚苯胺（PANI)突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去 離子水和無水乙醇洗滌得到聚苯胺（PANI)針墊陣列薄膜。
[0059] 實(shí)施例12
[0060] 聚苯胺針墊陣列薄膜的制備：將聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器 底部玻璃基質(zhì)表面，含過硫酸銨（APS)濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L鹽酸溶液加熱，揮 發(fā)的氣體勻速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯（PU)針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于 酸性強(qiáng)氧化性氛圍中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 5mol/L苯胺（An)單體水溶液，引發(fā)苯 胺聚合。在酸性強(qiáng)氧化性氣氛中聚合反應(yīng)在聚氨酯（PU)針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體 聚合尺寸逐步增大后，一層均勻的聚苯胺（PANI)突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去 離子水和無水乙醇洗滌得到聚苯胺（PANI)針墊陣列薄膜。
[0061] 通過上述實(shí)施例制備過程對(duì)工藝參數(shù)的控制，得出了聚苯胺針墊陣列薄膜在氣體 引發(fā)氛圍中原位聚合沉積最佳反應(yīng)條件，得到的聚苯胺薄膜更加細(xì)密均勻，電場響應(yīng)親疏 水變化性能更佳。
[0062]

【權(quán)利要求】
1. 一種具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方法，其特征是，它包括 下述制備步驟： 1) 聚苯乙烯有序針墊膜模板的制備 在室溫下，將30mL聚苯乙烯與聚十二烷基丙烯酰胺-6-氨基己酸的氯仿溶液置于培養(yǎng) 皿中，混合溶液中聚苯乙烯的濃度控制在l_5g/L，聚十二烷基丙烯酰胺-6-氨基己酸的濃 度約為聚苯乙烯的1/10,將相對(duì)濕度范圍在30-80%的潮濕空氣流以4L/min的速度連續(xù)吹 向混合溶液上方，溶液表面迅速形成一層不透明的蜂窩狀有序多孔膜，15-20分鐘后待溶 劑完全揮發(fā)，用紫外線輻照得到的蜂窩狀有序多孔膜表面，在外力作用下使膜分離保留其 下層結(jié)構(gòu)，得到聚苯乙烯有序針墊膜模板； 2) 聚氨酯針墊陣列基體的制備 將步驟1)得到的聚苯乙烯有序針墊膜模板的蜂窩狀有序多孔膜膜孔中填充20g/L 水溶性高分子聚乙烯醇水溶液，水分蒸發(fā)完全后將薄膜置于50mL氯仿、丙酮或乙酸乙酯 溶液中，聚苯乙烯溶解得到不溶于氯仿、丙酮或乙酸乙酯的聚乙烯醇反向針墊陣列膜；將 5-55g/L溶有聚氨酯的四氫呋喃溶液填充到聚乙烯醇反向針墊陣列膜中，氯仿、丙酮或乙酸 乙酯有機(jī)溶劑完全蒸發(fā)后將薄膜浸入去離子水中，聚乙烯醇溶解得到不溶于水的聚氨酯針 墊陣列薄膜基體； 3) 聚苯胺針墊陣列薄膜的制備 將步驟2)得到的聚氨酯針墊陣列薄膜基體平鋪于反應(yīng)容器底部玻璃基質(zhì)表面，含氧 化劑過硫酸銨濃度為0. 25mol/L的500mL2mol/L醋酸、鹽酸或磷酸溶液加熱，揮發(fā)的氣體勻 速連續(xù)通向反應(yīng)容器中聚氨酯針墊陣列薄膜表面，當(dāng)基體材料完全處于酸性強(qiáng)氧化性氛圍 中時(shí)，向薄膜一側(cè)表面滴加20mL0. 15mol/L苯胺單體水溶液，引發(fā)苯胺聚合，在酸性強(qiáng)氧化 性氛圍中聚合反應(yīng)在聚氨酯針墊陣列基體表面發(fā)生，當(dāng)預(yù)聚體聚合尺寸逐步增大后，一層 均勻的聚苯胺突起聚合沉積在針墊陣列基體表面，用去離子水和無水乙醇洗滌得到聚苯胺 針墊陣列薄膜成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電場響應(yīng)親疏水變化的聚苯胺針墊陣列薄膜制備方法 制得的聚苯胺針墊陣列薄膜。
【文檔編號(hào)】C08G73/02GK104194014SQ201410444052
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】李國慶, 賈若琨, 楊曉航, 何蕾茵 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)