一種pdms彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，是在PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜構(gòu)成復(fù)合體系，加熱后浸酸實(shí)現(xiàn)皺紋演變的方法。PDMS價(jià)格低廉，具有良好的彈性、透光性，在較寬的溫度范圍內(nèi)能夠保持較好的柔韌性和彈性。而層層自組裝技術(shù)在很早前就被廣泛研究，有很多的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，膜均一性和穩(wěn)定性好。氫鍵膜的模量隨環(huán)境濕度和溫度的改變而產(chǎn)生很大的變化。本發(fā)明的方法在平面的PDMS上通過(guò)表面改性，利用自組裝方法構(gòu)筑多層薄膜，系統(tǒng)考察了該軟/硬復(fù)合體被酸溶劑溶脹時(shí)薄膜表面皺紋變化及高級(jí)微圖案的形成。本發(fā)明皺紋演變過(guò)程中出現(xiàn)的六方點(diǎn)狀皺紋，在微球轉(zhuǎn)移，晶體生長(zhǎng)方面有很多應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氫鍵膜的層層自組裝技術(shù)，具體涉及PDMS彈性體作為基底與氫鍵膜構(gòu)成軟硬復(fù)合體系及皺紋演變研究。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化的發(fā)展，起皺作為一種制備微圖案的技術(shù)，具有簡(jiǎn)單、快速、廉價(jià)的特點(diǎn)，因此制備大面積的，復(fù)雜的皺紋圖案是當(dāng)前國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。皺紋圖案化有許多廣泛的應(yīng)用，如傳感器和催化劑的載體、微電子器件中的低介電常數(shù)材料、藥物傳輸和緩釋材料等。在近幾年材料科學(xué)的研究領(lǐng)域中，利用聚合物材料可控合成微納米尺度的圖形結(jié)構(gòu)是其中之一。就復(fù)合材料而言，典型的研究模型集中在軟彈性體厚基底(如聚二甲基硅氧烷(PDMS))和其表面沉積的硬薄膜層二者構(gòu)成的軟硬復(fù)合體。其中，硬質(zhì)薄膜層可以通過(guò)表面改性，化學(xué)沉積與層層自組裝等方法制備。層層自組裝是上世紀(jì)90年代快速發(fā)展起來(lái)的一種簡(jiǎn)易、多功能的表面修飾方法。LBL最初利用帶電基板在帶相反電荷中的交替沉積制備聚電解質(zhì)自組裝多層膜。氫鍵層層自組裝得到的氫鍵膜交聯(lián)前后性質(zhì)有很大的差異，對(duì)溶劑PH值具有響應(yīng)性，并且保留層層自組裝的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，膜均一性和穩(wěn)定性好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，本發(fā)明的方法在平面的PDMS上通過(guò)表面改性，利用自組裝方法構(gòu)筑多層薄膜，系統(tǒng)考察了該軟/硬復(fù)合體被酸溶劑溶脹時(shí)薄膜表面皺紋變化及高級(jí)微圖案的形成。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，包括以下步驟: [0005]步驟一、將PDMS預(yù)聚體與交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合后，倒入培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢栊纬深A(yù)聚合物；
[0006]步驟二、對(duì)預(yù)聚合物依次進(jìn)行脫氣、干燥、固化后形成PDMS彈性體；
[0007]步驟三、將上述PDMS彈性體剪切成片材后放入聚丙烯酸和聚環(huán)氧乙烷的酸溶液中，組裝上不同層數(shù)的氫鍵膜，組裝每一層氫鍵膜的過(guò)程均為:先將上述PDMS彈性體片材用氧等離子體處理30秒；然后將PDMS彈性體片材依次放入濃度為2mg/mL的聚丙烯酸溶液中10分鐘、酸溶液中2分鐘、濃度為2mg/mL的聚環(huán)氧乙烷溶液中10分鐘、酸溶液中2分鐘，在組裝氫鍵膜的過(guò)程中，所有溶液的PH值均為2.5~3 ;
[0008]步驟四、將組裝上不同層數(shù)的氫鍵膜的PDMS彈性體片材放入硅膠的真空泵中干燥，然后放在200°C下加熱I小時(shí)，冷卻至室溫后在PDMS彈性體片材表面形成有迷宮狀皺紋；
[0009]步驟五、將上述表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入pH值為2.5~3的酸溶液中5分鐘至1.5小時(shí)，PDMS彈性體片材表面的迷宮狀皺紋發(fā)生演變。
[0010]進(jìn)一步講，步驟三中，在組裝每一層氫鍵膜后，用冷風(fēng)吹至膜表面無(wú)液滴，并用HCL溶液調(diào)節(jié)所有溶液的PH值。步驟五中，表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入酸溶液后，PDMS彈性體片材表面的氫鍵膜溶脹。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012]本發(fā)明的方法具有良好的重復(fù)性，可實(shí)現(xiàn)皺紋不同形貌的演變。皺紋演變過(guò)程中出現(xiàn)的六方點(diǎn)狀皺紋，在微球轉(zhuǎn)移，晶體生長(zhǎng)方面有很多應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為對(duì)比例得到的選區(qū)皺紋結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡圖片；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的選區(qū)皺紋結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡圖片；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2得到的選區(qū)皺紋結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡圖片；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例3得到的選區(qū)皺紋結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0018]對(duì)比例:
[0019]一種在PDMS彈性體上層層自組裝6層氫鍵膜起皺的方法，包括以下步驟: [0020]1.將PDMS預(yù)聚體與交聯(lián)劑按質(zhì)量比10:1混合，倒入器皿中用玻璃棒充分?jǐn)嚢栊纬深A(yù)聚合物；
[0021]2.混合好的預(yù)聚合物中有小氣泡，需通過(guò)循環(huán)水式多用真空泵脫氣，本實(shí)施例中脫氣時(shí)間設(shè)定為2小時(shí)；脫氣完成后，將其放入恒溫鼓風(fēng)干燥箱，然后在70°C下固化，固化4小時(shí)后形成PDMS彈性體；
[0022]3.將上述PDMS彈性體剪切成IcmX Icm的片材，放入聚丙烯酸PAA和聚環(huán)氧乙烷PEO的酸溶液中，在其表面組裝上多層氫鍵膜；
[0023]4.每一循環(huán)的過(guò)程為:先將上述PDMS彈性體片材用氧等離子體處理30秒；然后依次放入濃度2mg/mL的PAA溶液、酸溶液、2mg/mL的PEO溶液和酸溶液中，在上述溶液中的時(shí)間依次為10分鐘、2分鐘、10分鐘和2分鐘，上述過(guò)程中各溶液的pH值用HCL溶液調(diào)節(jié)在2.5左右。為了使膜均一緊致，組裝一個(gè)周期結(jié)束后，用吹風(fēng)機(jī)冷風(fēng)吹至膜表面無(wú)液滴；
[0024]5.按照上述步驟4的過(guò)程如此循環(huán)12次，在PDMS彈性體表面組裝上12層氫鍵膜；將組裝上12層氫鍵膜的PDMS彈性體片材放入硅膠的真空泵中干燥12小時(shí)，然后在200°C下加熱I小時(shí)，冷卻至室溫后在PDMS彈性體片材表面形成有迷宮狀皺紋。該表面迷宮狀皺紋光學(xué)顯微鏡圖片如圖1所示。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中步驟I至4與對(duì)比例中的一樣，接著按照上述步驟4的過(guò)程如此循環(huán)12次，然后上述表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入到pH值為2.5左右的HCL溶液中，在光鏡下原位觀察，PDMS彈性體片材表面的氫鍵膜溶脹，浸酸5分鐘后，迷宮狀皺紋發(fā)生演變，其形貌見圖2。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中步驟I至4與對(duì)比例中的一樣，接著按照上述步驟4的過(guò)程如此循環(huán)12次，然后上述表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入到pH值為2.5左右的HCL溶液中，在光鏡下原位觀察，PDMS彈性體片材表面的氫鍵膜溶脹，浸酸40分鐘后，迷宮狀皺紋發(fā)生演變，出現(xiàn)六方點(diǎn)狀皺紋，其形貌見圖3。
[0029]實(shí)施例3:
[0030]一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中步驟I至4與對(duì)比例中的一樣，接著按照上述步驟4的過(guò)程如此循環(huán)12次，然后上述表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入到pH值為2.5左右的HCL溶液中，在光鏡下原位觀察，PDMS彈性體片材表面的氫鍵膜溶脹，浸酸I個(gè)小時(shí)后，迷宮狀皺紋發(fā)生演變，點(diǎn)狀逐漸融合，其形貌見圖4。
[0031]綜上，本發(fā)明在PDMS基底上組裝聚丙烯酸(簡(jiǎn)稱PAA)和聚環(huán)氧乙烷(簡(jiǎn)稱ΡΕ0)構(gòu)成的氫鍵膜，組裝結(jié)束后在200°C下加熱I個(gè)小時(shí)，冷卻后出現(xiàn)迷宮狀皺紋，浸酸后皺紋會(huì)發(fā)生一些列演變，由迷宮狀演變到六方的點(diǎn)狀然后點(diǎn)狀融合成垂直的分段狀皺紋。通過(guò)“加熱-浸酸”實(shí)現(xiàn)皺紋的演變，調(diào)控PDMS彈性體表面微形貌，得到高級(jí)結(jié)構(gòu)。皺紋在演變過(guò)程中得到的六方排布的點(diǎn)狀皺紋，在微球組裝，晶體生長(zhǎng)方面有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值。
[0032]盡管上面 結(jié)合圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，包括以下步驟: 步驟一、將PDMS預(yù)聚體與交聯(lián)劑按質(zhì)量比為10:1混合后，倒入培養(yǎng)皿中充分?jǐn)嚢栊纬深A(yù)聚合物； 步驟二、對(duì)預(yù)聚合物依次進(jìn)行脫氣、干燥、固化后形成PDMS彈性體； 步驟三、將上述PDMS彈性體剪切成片材后放入聚丙烯酸和聚環(huán)氧乙烷的酸溶液中，組裝上不同層數(shù)的氫鍵膜，組裝每一層氫鍵膜的過(guò)程均為:先將上述PDMS彈性體片材用氧等離子體處理30秒；然后將PDMS彈性體片材依次放入濃度為2mg/mL的聚丙烯酸溶液中10分鐘、酸溶液中2分鐘、濃度為2mg/mL的聚環(huán)氧乙烷溶液中10分鐘、酸溶液中2分鐘，在組裝氫鍵膜的過(guò)程中，所有溶液的PH值均為2.5~3 ; 步驟四、將組裝上不同層數(shù)的氫鍵膜的PDMS彈性體片材放入硅膠的真空泵中干燥，然后放在200°C下加熱I小時(shí)，冷卻至室溫后在PDMS彈性體片材表面形成有迷宮狀皺紋； 步驟五、將上述表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入pH值為2.5~3的酸溶液中5分鐘至1.5小時(shí)，PDMS彈性體片材表面的迷宮狀皺紋發(fā)生演變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中，步驟三中，在組裝每一層氫鍵膜后，用冷風(fēng)吹至膜表面無(wú)液滴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中，步驟三中，用HCL溶液調(diào)節(jié)所有 溶液的pH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述PDMS彈性體上層層自組裝氫鍵膜皺紋演變的方法，其中，步驟五中，表面形成有迷宮狀皺紋的PDMS彈性體片材浸入酸溶液后，PDMS彈性體片材表面的氫鍵膜溶脹。
【文檔編號(hào)】C08L83/04GK103467764SQ201310282025
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】魯從華, 李巧園 申請(qǐng)人:天津大學(xué)