本發(fā)明涉及一種磁控干膠裝置及其制備方法，該裝置通過外加磁場，可大大增加干膠粘結(jié)性。

背景技術(shù)：

干膠帶應(yīng)用廣泛，并逐漸成為人們生活中重要的一部分。而制備單一作用對粘結(jié)力做出貢獻(xiàn)的干膠已不足以滿足人們的需求。隨著其應(yīng)用越來越廣泛，對其粘結(jié)力的要求也越來越高。當(dāng)前，眾多研究團(tuán)隊(duì)開始致力于增加粘結(jié)力的研究，增加粘結(jié)力的方法有多種，如：增加干膠的纖維密度，改變干膠的纖維尖端形貌，合成具有分層的結(jié)構(gòu)體等。除此之外，也有研究者通過嵌合顆?；蛘呋瘜W(xué)刻蝕網(wǎng)用作電極來產(chǎn)生靜電力與壁虎膠帶的協(xié)同作用組合，還有的研究人員通過將磁體嵌合在聚合纖維末端或是將羰基鐵顆粒分散在聚二甲基硅氧烷中，從而形成磁性驅(qū)動的壁虎微脊或橫梁。另外，也可以使用改變基底的堅(jiān)硬度來防止其脫落的方法，增強(qiáng)吸附力。但是這些方法都有著各自的缺點(diǎn)和不足，如操作復(fù)雜，花費(fèi)較高，存在質(zhì)量問題等等。增加纖維密度，可以明顯增加粘結(jié)力，但是生產(chǎn)質(zhì)量不高；改變纖維尖端形貌是將纖維尖端改變成更有利于吸附的形狀，但是花費(fèi)較高且操作復(fù)雜。所以迫切需要一種方便快捷且能明顯增加粘結(jié)力的干膠裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便快捷的磁控干膠裝置，該裝置通過外加磁場，可大大增加干膠的粘結(jié)性。

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種磁控干膠裝置的制備方法，制得的裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便快捷，通過外加磁場，可大大增加干膠的粘結(jié)性。

本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種磁控干膠裝置，其特征在于所述磁控干膠裝置包括一種聚合物基底，該基底是由聚二甲基硅氧烷和納米四氧化三鐵顆粒組成的鐵--聚二甲基硅氧烷，在聚合物基底的一面均勻間隔分布有多個蘑菇狀的干膠纖維薄膜層，所述蘑菇狀的干膠纖維薄膜層的厚度為1.7～1.9μm，直徑為16.1～18.1μm；聚合物基底與蘑菇狀的干膠纖維薄膜層之間設(shè)有鐵-聚二甲基硅氧烷標(biāo)桿作為過渡層，過渡層的長為1～1.5mm，寬為0.8～1.3mm，高為1.2～2mm。

作為優(yōu)選，所述四氧化三鐵納米顆粒粒徑為20～30nm。

作為優(yōu)選，所述過渡層的長為1.2mm，寬為1.2mm，高為1.5mm。

再優(yōu)選，所述蘑菇狀的干膠纖維薄膜層的厚度為1.8μm，直徑為17.1μm。

本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種磁控干膠裝置的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)在直徑90～110mm的聚甲基丙烯酸甲酯干膠片上旋涂抗蝕劑，轉(zhuǎn)速2800～3200rpm旋涂28～32s，在90～110℃下烘烤1.5～2.5分鐘后冷卻；

2)在上述步驟已制備的干膠片上旋涂一層AZ9260光致抗蝕劑，轉(zhuǎn)速2800～3200rpm旋涂28～32s，在75～85℃下恒溫烘烤50～70分鐘；

3)將上述已制備的干膠片在90～110℃下進(jìn)行二次烘烤，時長80～100s；

4)將烘烤后的干膠片放入去離子水中冷卻，經(jīng)過20～40分鐘的浸泡再水化過程進(jìn)行紫外光照射曝光，形成曝光后的光致抗蝕劑；

5)加入與去離子水以體積比1:3～5稀釋后的AZ400K顯影劑，通過控制顯影時間，就得到所需的切口；用去離子水清洗后，再用氮?dú)獯抵辽?0～70分鐘，之后在空氣中干燥，即可得到分布均勻的蘑菇狀干膠纖維陣列的模具；

6)聚二甲基硅氧烷作為預(yù)聚物與其固化劑按照9～11:1的比例混合，加入直徑為20～30nm的四氧化三鐵納米顆粒，完全混合之后再與聚二甲基硅氧烷混合形成鐵-聚二甲基硅氧烷，其中鐵氧體納米顆粒的質(zhì)量占總質(zhì)量的45～55％；

7)在最后的固化之前，放在真空箱中進(jìn)行脫氣，將未干的鐵-聚二甲基硅氧烷灌澆在步驟1)～5)制備的模具中

8)再次進(jìn)行脫氣并在75～85℃下烘烤2～4小時；

9)在冷卻之后進(jìn)行脫模即為磁控干膠裝置。

作為改進(jìn)，所述抗蝕劑的成分為聚二甲基戊二酰亞胺與其稀釋液環(huán)戊酮按照質(zhì)量比1:1混合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過在聚合物中加入鐵氧體顆粒，在加入外加磁場的情況下使聚合物硬度變大，從而提高裝置的粘結(jié)力。本發(fā)明的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、原材料價格低廉的特點(diǎn)，能夠有效地增加干膠的粘結(jié)力，同時制備方法易操作，值得大力推廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的磁控干膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是磁控干膠裝置的原理示意圖；

圖3a～3d是本發(fā)明的磁控干膠裝置的制作過程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種磁控干膠裝置，包括采用聚二甲基硅氧烷和四氧化三鐵納米顆粒組成的鐵--聚二甲基硅氧烷的聚合物基底1，在聚合物基底1的一面均勻間隔分布有多個蘑菇狀的干膠纖維薄膜層20，聚合物基底1與蘑菇狀的干膠纖維薄膜層20之間設(shè)有鐵-聚二甲基硅氧烷標(biāo)桿作為過渡層2，過渡層2的長為1.2mm，寬為1.2mm，高為1.5mm，作為優(yōu)選，四氧化三鐵納米顆粒的粒徑為20～30nm，蘑菇狀的干膠纖維薄膜層20的厚度為1.8μm，直徑為17.1μm。

制備過程如圖3所示，具體步驟如下：

首先制作模具B，如圖3a在直徑100mm的聚甲基丙烯酸甲酯干膠片6上旋涂抗蝕劑7，轉(zhuǎn)速3000rpm旋涂30s，抗蝕劑7的成分為聚二甲基戊二酰亞胺與其稀釋液(環(huán)戊酮)按照質(zhì)量比1:1混合，在100℃下烘烤2分鐘，冷卻之后，再旋涂一層AZ9260光致抗蝕劑8，轉(zhuǎn)速3000rpm旋涂30s，在80℃下恒溫烘烤1小時。之后在100℃下對干膠片進(jìn)行二次烘烤90s，放入去離子水中冷卻，經(jīng)過30分鐘的浸泡再水化，將干膠片在紫外光9下進(jìn)行照射曝光，會形成曝光后的光致抗蝕劑10，如圖3b，并加入與去離子水以體積比1:4稀釋后的AZ400K顯影劑，由于烘干聚二甲基戊二酰亞胺層時溫度較低，使得AZ400顯影劑會很快與其反應(yīng)，通過控制顯影時間，就能得到我們所需要的切口11，如圖3c，它在作為模具使用前，先用去離子水清洗并用氮?dú)獯抵辽僖恍r，之后才能在空氣中干燥，這樣能保證得到分布均勻的蘑菇狀帽子，蘑菇狀帽子厚1.8μm，直徑為17.1μm，在大圓標(biāo)桿的中心；

聚二甲基硅氧烷作為預(yù)聚物與其固化劑按照10:1的比例混合，加入直徑為20～30nm的四氧化三鐵納米顆粒，完全混合之后再與聚二甲基硅氧烷混合形成鐵-聚二甲基硅氧烷12，其中鐵氧體納米顆粒的質(zhì)量占總質(zhì)量的50％。在最后的固化之前，放在真空箱中進(jìn)行脫氣。將未干的鐵-聚二甲基硅氧烷12灌澆在模具B中，再次進(jìn)行脫氣并在80℃下烘烤3小時，在冷卻之后小心進(jìn)行脫模即為磁控干膠裝置。

使用時，如圖2所示，將磁控干膠裝置A放入一個線圈3中心，通入電流，使得線圈3產(chǎn)生一個強(qiáng)磁場4，利用鐵氧體顆粒在強(qiáng)磁場中，會使作為過渡層的鐵-聚二甲基硅氧烷的整體硬度增加，從而使該裝置保持很好的粘結(jié)性。在磁控干膠裝置A的上端使用一個直徑為6mm的球形玻璃探頭5連接一個壓力傳感器，利用霍爾效應(yīng)傳感器可以測量出線圈3產(chǎn)生的磁場大小。為了確定磁控干膠裝置的有效楊氏模量，首先需要測量沿著球形硬度計(jì)壓頭的壓痕方向的應(yīng)力，計(jì)算有效楊氏模量的常用方法，是根據(jù)關(guān)于球形探頭和平整表面之間的彈性接觸的赫茲理論(忽略微尺度特性的影響)，有效楊氏模量由測得數(shù)據(jù)通過下方公式得到：

由上式可導(dǎo)出：

其中，F(xiàn)是應(yīng)力，可由壓力傳感器測得，R是球形壓痕的半徑，d是壓痕的深度,E^*是有效楊氏模量。

經(jīng)測試，本發(fā)明的磁控干膠裝置在外加磁場中，基底硬度會由于鐵氧體顆粒在磁場下的作用增大，而由于堅(jiān)硬的基底層具有抗脫落作用，所以隨著磁場的增加，其粘結(jié)力也會增加。

在沒有加入磁場的情況下，其有效楊氏模量4.4MPa，而加入豎直向上方向的大小為0.013T的磁場之后，其有效楊氏模量為5.1MPa。其有效楊氏模量的明顯變化，說明該裝置在加入磁場后硬度明顯增加。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。