CN102491254B - 一种聚二甲基硅氧烷弹性体选区皱纹化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚二甲基硅氧烷弹性体表面硬质薄膜层制备及其选区皱纹化的工艺制备方法，利用PDMS为膜材，通过不同规格铜网的覆盖选择性等离子体曝光，使得在PDMS表面处理层变为SiOx硬质层，在外界刺激下，形成选区皱纹。本发明的方法具有快速，简单的特点，避免了使用昂贵的仪器、复杂的工艺条件和苛刻的实验参数，精细调控了PDMS弹性体表面的微结构形貌。

Description

一种聚二甲基硅氧烷弹性体选区皱纹化的方法
技术领域
本发明涉及聚合物的微结构加工技术，具体涉及一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体选区皱纹化的工艺方法。
背景技术
在近几年材料科学的研究领域中，利用聚合物材料可控合成微纳米尺度的图形结构是其中之一。它是由很多单体通过化学反应聚合而成的，其分子链的微纳尺度特性、稳定和容易控制的合成反应、简单的操作流程等性能使其越来越成为微纳制造领域中必不可少的材料，Quake在2000年在《science》上发表了一篇关于软物质材料在微流体器件和微纳制造等领域应用的综述性文章，其中对聚合物材料进行了充分肯定，这表明聚合物材料在微纳领域有着广泛应用前景。目前基于聚合物的微结构加工技术以加工方式可归类为两种途径：一种是自上而下方法，即通过光刻技术、纳米压印技术、软印刷技术、扫描探针加工技术等，在特征尺寸上将人类创造的功能产品微小化，这种方法均采用宏观的加工手段或设备制备出具有特定功能的微观结构，如大规模集成电路；另一种是自下而上方法，是指以原子(团)、分子(团)、分子链等为基本单元，根据人们的设计思路构筑成具有特定功能的产品，这种方法通常是基于物理、化学等结构特性制备规则有序的微结构，比如自组装技术。目前的发展趋势是将两者有效结合起来，从而得到宏观和微观均规则有序的微结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方法，该方法选用了聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底，精细调控了PDMS弹性体表面的微结构形貌，避免了使用昂贵的仪器、复杂的工艺条件。
本发明通过下述技术方案予以实现：
一种聚二甲基硅氧烷弹性体表面硬质薄膜层选区皱纹化的制备方法，按照下述步骤予以实现：
(1)将聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂按(10-20)∶1的质量比混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌
(2)混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气，优选时间为2个小时
(3)脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物放入60度-70度下，固化2小时-6小时即可
(4)将固化好的聚二甲基硅氧烷膜剪切成1cm×5cm，将100目六方铜网，100目四方铜网，300目六方铜网，300目四方铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜10％-30％拉伸率，在真空度200毫托下，进行等离子体处理20分钟-30分钟，处理完后，将铜网拿下，然后对拉伸的PDMS在相同的真空度下再处理10分钟-20分钟，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区高级皱纹形貌。
本发明的技术方案中，所述步骤(4)中，采用等离子体处理时，在聚二甲基硅氧烷表面层制备了一层很薄的SiOx硬质层，形成的这种软硬复合体系，在上述实验条件下，制备了选区皱纹结构。
本发明的方法具有快速，简便的特点，且具有良好的重复性，可大面积实现PDMS表面皱纹化的制备。制备的褶皱形貌具有选区特点，尺寸可以达到微米级别。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的PDMS选区皱纹结构的光学显微镜图片。
图2为本发明实施例2制备的PDMS选区皱纹结构的光学显微镜图片。
图3为本发明实施例3制备的PDMS选区皱纹结构的光学显微镜图片。
图4为本发明实施例4制备的PDMS选区皱纹结构的光学显微镜图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。选用德国Zeiss有限公司的Observer.A1荧光显微镜进行观察，选用交联剂为美国道康宁公司的交联剂184，选用的等离子体功率为中档15w。
实施例1：
1.将PDMS预聚体与交联剂按一定质量比20∶1混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌。
2.混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气。脱气时间本实验中设定为2个小时。
3.脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物在60度下固化，固化6个小时。
4.将固化好的PDMS膜剪切成1cm×5cm，将100目六方结构的铜网和100目四方结构的铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜20％的拉伸率，在真空度200毫托下，用KQ-300E型超声波清洗器进行等离子体处理30min，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区皱纹，其形貌见图1。
实施例2：
1.将PDMS预聚体与交联剂按一定质量比10∶1混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌。
2.混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气。脱气时间本实验中设定为2个小时。
3.脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物在60度下固化，固化6个小时。
4.将固化好的PDMS膜剪切成1cm×5cm，将300目六方结构的铜网和500目六方结构的铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜10％的拉伸率，在真空度200毫托下，用KQ-300E型超声波清洗器进行等离子体处理15min，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区皱纹，其形貌见图2。
实施例3：
1.将PDMS预聚体与交联剂按一定质量比10∶1混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌。
2.混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气。脱气时间本实验中设定为2个小时。
3.脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物在60度下固化，固化6个小时。
4.将固化好的PDMS膜剪切成1cm×5cm，将100目四方的铜网和300目四方的铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜10％的拉伸率，在真空度200毫托下，用KQ-300E型超声波清洗器进行等离子体25min，处理完后，将铜网拿下，然后对拉伸的PDMS在相同的真空度下再处理5min，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区高级皱纹形貌，其形貌见图3。
实施例4：
1.将PDMS预聚体与交联剂按一定质量比10∶1混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌。
2.混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气。脱气时间本实验中设定为2个小时。
3.脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物在70度下固化，固化2个小时。
4.将固化好的PDMS膜剪切成1cm×5cm，将300目六方的铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜30％的拉伸率，在真空度200毫托下，用KQ-300E型超声波清洗器进行等离子体20min，处理完后，将铜网拿下，然后对拉伸的PDMS在相同的真空度下再处理10min，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区高级皱纹形貌，其形貌见图4。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种聚二甲基硅氧烷弹性体表面硬质薄膜层选区皱纹化的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
(1)将聚二甲基硅氧烷预聚体与交联剂按(10－20)：1的质量比混合，倒入器皿中，用玻璃棒充分搅拌；
(2)混合好的预聚合物中有小气泡，需通过循环水式多用真空泵来进行脱气，时间为2个小时；
(3)脱气完成后，将其放入恒温鼓风干燥箱，将混合好的混合物放入60度-70度下，固化2小时-6小时即可；
(4)将固化好的聚二甲基硅氧烷膜剪切成1cm×5cm，将100目六方铜网，100目四方铜网，300目六方铜网，300目四方铜网放在PDMS膜表面，用拉伸台给予膜10％-30％拉伸率，在真空度200毫托下，进行等离子体处理20分钟-30分钟，处理完后，将铜网拿下，然后对拉伸的PDMS在相同的真空度下再处理10分钟-20分钟，处理完后，将PDMS膜释放至自由状态，得到选区高级皱纹形貌。
2.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷弹性体表面硬质薄膜层选区皱纹化的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，采用等离子体处理时，在聚二甲基硅氧烷表面层制备了一层很薄的SiOx硬质层，形成的这种软硬复合体系，在上述实验条件下，制备了选区皱纹结构。
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