專利名稱：一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大分子自組裝領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法。
背景技術(shù)：
有序高分子膜材料由于其特征尺度和結(jié)構(gòu)特征以及對(duì)外場的響應(yīng)特性，成為高分子科學(xué)研究的熱點(diǎn)。一方面圖案化的高分子模板 可以進(jìn)行進(jìn)一步的納米加工，以制作納米電子、光電子器件等納米材料；另一方面，圖案化的高分子本身可以用作分離膜、高比表面積的吸附劑、組織工程支架等。利用嵌段聚合物的微相分離可構(gòu)筑有序納米結(jié)構(gòu)。但目前嵌段聚合物薄膜所使用基底均為質(zhì)硬且昂貴的娃基底。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，是以彈性體作為基底，利用嵌段聚合物來構(gòu)筑在納米尺度上高分子薄膜表面有序微結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明方法用氧等離子體處理的彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚苯乙烯-聚乙烯基吡咯烷酮嵌段聚合物(PS-b-PVP)復(fù)合成膜，利用選擇性溶劑處理來誘導(dǎo)PS-b-PVP微相分離形成納米尺度的微區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性體基底上的可控自組裝。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，步驟如下(I)將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理0. 5^2分鐘；(2)將質(zhì)量濃度0. 5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上，形成了以PDMS作為基底的聚合物薄膜；(3)將上述制備好的聚合物薄膜放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3飛小時(shí)，真空干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。對(duì)PDMS膜進(jìn)行氧等離子體處理的真空度為300毫托，功率為9W。旋涂的工藝條件是溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為200(T3000rpm。納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)為納米孔洞結(jié)構(gòu)。微區(qū)結(jié)構(gòu)表征用原子力顯微鏡直接觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)或薄膜噴金后用掃描電鏡觀察。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用廉價(jià)易得的彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為基底旋涂嵌段聚合物，通過調(diào)控PDMS的氧等離子體處理時(shí)間、旋涂轉(zhuǎn)速和溶劑誘導(dǎo)時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物與硬質(zhì)基底上同等規(guī)整的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)。


圖1-1是實(shí)施例I得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡1-2是實(shí)施例I得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)的原子力顯微鏡圖；圖2是實(shí)施例2得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；圖3實(shí)施例3得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；圖4實(shí)施例4得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例講述本發(fā)明的詳細(xì)過程，提供實(shí)施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。實(shí)施例I(I)將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時(shí)間為0. 5分鐘；(2)將質(zhì)量濃度0. 5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；(3)將上述制備好的聚合物薄膜體系放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3小時(shí)后置于真空中干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。用掃描電鏡、原子力顯微鏡觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)，如圖1-1和圖1-2所示，孔洞狀微區(qū)呈六方規(guī)則排列，孔間距為26nm。實(shí)施例2(I)將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時(shí)間為0. 5分鐘；(2)將質(zhì)量濃度0. 5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；(3)將上述制備好的聚合物薄膜體系放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理5小時(shí)后置于真空中干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。用掃描電鏡觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)，如圖2所示，微區(qū)近似呈六方排列，較為規(guī)則，孔間距為30nm，孔洞深度與實(shí)施例I相比稍深。實(shí)施例3(I)將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時(shí)間為0. 5分鐘；(2)將質(zhì)量濃度0. 5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2000rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；(3)將上述制備好的聚合物薄膜體系放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3小時(shí)后置于真空中干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。用掃描電鏡觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)，如圖3所示，微區(qū)近似呈六方排列，較為規(guī)則，孔間距為20nm。實(shí)施例4(I)將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時(shí)間為2分鐘；(2)將質(zhì)量濃度0. 5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；(3)將上述制備好的聚合物薄膜體系放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3小時(shí)后置于真空中干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。用掃描電鏡觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)，如圖4所示，微區(qū)近似呈六方排列，較為規(guī)則，孔間距為27nm?？傊?，本發(fā)明通過改變OP處理時(shí)間長度、旋涂轉(zhuǎn)速、及混合蒸汽誘導(dǎo)時(shí)間來調(diào)控自組裝所得的微孔的孔間距。
權(quán)利要求
1.一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，步驟如下 (1)將固化的彈性體PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進(jìn)行氧等離子體處理O. 5^2分鐘； (2)將質(zhì)量濃度O.5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上，形成了以PDMS作為基底的聚合物薄膜； (3)將上述制備好的聚合物薄膜放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3飛小時(shí)，真空干燥2小時(shí)；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，其特征在于，對(duì)TOMS進(jìn)行氧等離子體處理的真空度為300毫托，功率為9W。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，其特征在于，旋涂的工藝條件是溫度為20°C，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為200(T3000rpm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，其特征在于，納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)為納米孔洞結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，步驟是將固化的彈性體PDMS切成小片后用氧等離子體處理0.5~2分鐘；將質(zhì)量濃度0.5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上，形成了以PDMS作為基底的聚合物薄膜；將上述薄膜放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3~5小時(shí)后浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級(jí)微區(qū)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。本發(fā)明利用廉價(jià)易得的彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)作為基底旋涂嵌段聚合物得到了與硬質(zhì)基底上同等規(guī)整的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C08L83/04GK102796271SQ20121024359
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者魯從華, 邱鑫 申請(qǐng)人:天津大學(xué)