文摘

表面润湿性能的电影在其实际应用中起着至关重要的作用。控制表面润湿性能、修改物理表面结构一直是一个有用的方法。在本文中,我们报告的控制表面物理结构聚乙烯醇缩丁醛(PVB)电影不同的成膜方法,旋转涂布,bar-coating,电纺。这些聚乙烯醇缩丁醛薄膜的润湿性研究,表面形态和粗糙度。结果表明,涂层聚乙烯醇缩丁醛膜亲水,而实际上电纺膜疏水性。表面物理结构是有趣的过渡的关键作用的表面润湿性能。理论分析这些结果发现涂层与实际上电纺的聚乙烯醇缩丁醛薄膜显示不同的机制。这些结果可能有助于找到控制聚乙烯醇缩丁醛薄膜表面润湿性的方法,然后应用指南。

1。介绍

固体表面的润湿行为由液体表面性质的一个非常重要的方面是一个主要的兴趣很长一段时间(1- - - - - -4)和显示各种实际应用在各个领域,如保护衣服(5)、医疗(6- - - - - -8),和过滤9]。因此,一直尽最大努力找到控制表面润湿性能的方式(10- - - - - -13]。

根据仿生这个词,“荷叶效应”表明,合作层次结构和其他特定组件的自然结果所需的表面润湿性(1- - - - - -3,14]。此外,从杨氏方程等理论观点,(15),文策尔模式16),和卡西模型(17),表面粗糙度在表面润湿性能起着至关重要的作用18- - - - - -21]。此外,粗糙表面甚至扩展到多孔表面微纳结构(22- - - - - -24]。为了实现这些结构,特别是在电影结构、等方法开发解决方案演员和电纺的(5- - - - - -10,19,21]。

在各种材料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB),特点是高粘附玻璃,优良的机械强度,优良的生物相容性、无毒性、酒精和良好的溶解性,已被应用于许多领域如胶夹层安全玻璃、伤口敷料,涂层膜(5- - - - - -7,10,11]。此外,聚乙烯醇缩丁醛显示疏水性和亲水性属性由于其化学结构与缩丁醛组乙烯和乙烯基羟基(10,25]。和以前的研究表明,实际上电纺聚乙烯醇缩丁醛nanofibrous结构和模式显示较大的水接触角(WCA)比溶液铸膜(7,10,11]。然而,这些作品大多数集中在实际上电纺聚乙烯醇缩丁醛网格之间的结构,很少讨论的比较不同的方法。

在本文中,我们专注于聚乙烯醇缩丁醛薄膜由几种方法的比较,旋转涂布,bar-coating,电纺。这些电影的wca测量形态和表面粗糙度也检验了。通过分析这些结果,我们想找到一种方法来控制表面润湿性能。

2。材料和方法

2.1。材料

聚乙烯醇缩丁醛(PVB) (MW ~ 100000,化学试剂国药控股有限公司,有限公司,中国)是溶解在乙醇(分析纯试剂,99%)8 wt %, 12 wt % 10 wt %,首先,然后在室温下搅拌2 h。

2.2。准备的电影

聚乙烯醇缩丁醛/酒精的解决方案被旋转涂布用于生产电影,bar-coating,分别和电纺。在旋转涂布过程中,聚乙烯醇缩丁醛/酒精解决方案都沾上盖卡瓦(20毫米×20毫米)5μl,然后设置spin-coater (KW-4A,中国科学院微电子研究所)。旋转速度选择在250 r / s, 300 r / s和350 r / s,旋转时间被设定为30秒。在bar-coating过程中,10μl聚乙烯醇缩丁醛/酒精解决方案都沾上滑动眼镜(76毫米×26毫米),和酒吧被选6μ米,8μ10 m,μ膜厚度。实际上电纺网格,正面电纺的和消极的电纺的处理。聚乙烯醇缩丁醛/酒精解决方案是首先加载到注射器(5毫升),然后设置在电纺的设备(DW-P303-1ACF5(积极的),DW-N303-1ACDF0(负面),Dongwen,中国),电纺电压设定在15 kV和-15 kV,和选择的距离在15厘米,20厘米,25厘米。

2.3。描述

静态水接触角(SWCA)准备的电影是由一个光学检查张力计(Attensionθ,Biolin科学、德国)2μL水滴三个站点在室温和分析是由拟合滴Young-Laplace公式用θ软件。表面粗糙度也通过光学表面张力计测量三维表面粗糙度模块。电影的形态进行的扫描电子显微镜(SEM、杰出人才ProX,杰出人才科学仪器有限公司,有限公司,中国)在10 kV,和所有样本被涂上一层黄金30年代之前的分析。分析了纤维直径的纳米测量器软件。傅里叶变换红外光谱(FTIR)光谱被那些时光十热科学Nicolet光谱仪测量。

3所示。结果与讨论

为了确保准备聚乙烯醇缩丁醛薄膜的润湿性,SWCA测量和显示在表1。可以发现旋转涂布和bar-coating聚乙烯醇缩丁醛薄膜显示亲水性SWCA < 90°,而实际上电纺电影显示疏水性SWCA > 90°,同意先前的研究[7,10,11]。此外,bar-coating聚乙烯醇缩丁醛薄膜有较大SWCA比旋转涂布。实际上电纺的SWCA聚乙烯醇缩丁醛薄膜与积极的电纺的过程主要是比消极的电纺的。然而,从图1准备了聚乙烯醇缩丁醛薄膜显示类似的吸收峰,这表明这些电影有相同的化学结构。有趣的是,同样的材料显示不同润湿性的不同成膜方法。

了解有趣的聚乙烯醇缩丁醛膜润湿,我们首先研究了聚乙烯醇缩丁醛选择电影的形态(10%浓度)与旋转涂布250 r / s, bar-coating 6μm,正负电纺的15厘米的距离。如图2(一个),旋转涂布聚乙烯醇缩丁醛胶片显示宏观上相对光滑的表面与SWCA 78.8°;bar-coating电影也有表面光滑SWCA 83.3°(图2 (b))。两个光滑的电影表现出亲水性。与此同时,积极和消极实际上电纺聚乙烯醇缩丁醛薄膜显示多孔粗糙表面,可以在数据中找到2 (c)和2 (d),SWCA 130.8°和135.7°,分别。多孔粗糙实际上电纺膜显示出疏水性。根据这些结果,似乎表面粗糙度的润湿性决定电影。

进一步的调查,我们调查了粗糙度所选的电影,如图3。奇怪的是图中所示的宏观光滑的表面2有更高的比实际上电纺膜的粗糙度。在我们看来,这种情况下可能会导致不同的表面结构的涂层的电影电影显示相对致密的表层结构,而实际上电纺膜多孔表面结构,可以看到在图2。hydrophobilic涂层的聚乙烯醇缩丁醛薄膜(数据3(一个)和3 (b)),bar-coating显示高于旋转涂布的粗糙度r =3.715 > 2.351,r表面粗糙度的因素。根据文策尔模型(1,22), 在哪里 ,较大的粗糙度的因素r是,小会,增加粗糙度会让这部电影更亲水。在涂层聚乙烯醇缩丁醛薄膜跟着文策尔模型;因此bar-coating电影有更多的粗糙度SWCA显示小于旋转涂布。同时,实际上电纺膜的多孔性和表面微纳结构的文策尔模型不工作。建议在数据3 (c)和3 (d)和数字2 (c)和2 (d),积极实际上电纺聚乙烯醇缩丁醛薄膜粗糙度(r= 1.106)小SWCA比负(130.8°)电纺的聚乙烯醇缩丁醛薄膜(r= 1.076,SWCA 135.7°)。在这种情况下,卡西模型给出了一个复合状态,液体被认为只接触固体表面微凸体的顶部和气泡被认为被困在液体(1,22),可考虑;函数可以表示为 在哪里的面积分数是固体表面上。从(2),一个可以发现小的将获得更多的疏水性。特别是实际上电纺聚乙烯醇缩丁醛薄膜,纤维直径越小,越小可以实现,然后高疏水性会显示(5,7,10,11]。从较低的插页图片如图2,我们可以明显发现负实际上电纺纤维聚乙烯醇缩丁醛较小直径和较均匀,因此表现出更高的SWCA。

4所示。结论

总之,我们准备了几种聚乙烯醇缩丁醛薄膜通过旋转涂布,bar-coating,电纺。红外光谱表明,这些电影有相同的化学结构。与此同时,这些电影显示不同的润湿性是亲水性和实际上电纺膜是疏水性涂料电影。SEM照片表明,不同的电影表现出不同的物理表面结构,这可能会引入不同的润湿性。进一步调查证实,表面粗糙度涂层的润湿性电影遵守文策尔模型,而实际上电纺电影同意凯西模型。这些结果有助于理解聚乙烯醇缩丁醛薄膜的机理,然后为其实际应用指导。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(51703102,51703102,51673103),山东省自然科学基金,中国(ZR2016EMB09和ZR2017BEM045),和青岛博士后应用研究项目。