專利名稱：基于聚合物相變溫度響應(yīng)性的浸潤性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度響應(yīng)性聚合物薄膜的制備方法，特別是涉及一種在平滑 或具有微米或納米粗糙度聚合物薄膜的表面，利用聚合物相變前后對環(huán)境自 適應(yīng)能力的變化，使聚合物薄膜材料表面具有可響應(yīng)的浸潤性，并在不同溫 度范圍內(nèi)實現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)變(疏水一一親水，超疏水一一超親水)的聚合物開關(guān) 薄膜的制備方法，尤其顯著的特點是在溫度低時聚合物薄膜表面表現(xiàn)為較疏 水的狀態(tài)，在溫度較高時聚合物薄膜表面則表現(xiàn)為比較親水的狀態(tài)。技術(shù)背景自然界的許多生物受到外界環(huán)境改變的刺激時，能迅速的進行響應(yīng)。將 生物的某些功能引入材料，使材料智能化，是當今材料科學領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn) 之一。響應(yīng)性浸潤性材料是在外界的刺激下，表面的活性分子在化學組成、 化學構(gòu)型以及分子極性等性質(zhì)上會發(fā)生可逆的變化，這種變化會引起表面自 由能的變化，從而帶來浸潤性的可逆變化。而固體基底表面的浸潤性是由其 表面的化學組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定的，同時結(jié)合對材料表面的粗糙度 進行調(diào)控，可以增強材料表面浸潤性的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)超疏水與超親水之間 浸潤性的智能轉(zhuǎn)變。其中，溫度是一種最廣為使用且方便易控的外場刺激因素。溫度響應(yīng)的 超親水/超疏水可逆表面材料是利用表面材料隨著溫度的變化，表面化學組分 的聚集狀態(tài)會發(fā)生可逆的變化，實現(xiàn)熱誘導(dǎo)的浸潤性可逆變化的表面。公開號為CN 1569933A的發(fā)明專利公開了具有浸潤性可逆轉(zhuǎn)變的溫度響應(yīng)性聚合 物薄膜的制備方法，該方法通過在固體基底表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的 反應(yīng)，在固體表面接枝低臨界溶液溫度(LCST)類型的聚合物，結(jié)合表面微 結(jié)構(gòu)的控制，制備得到了從低溫超親水到高溫超疏水的浸潤性可逆開關(guān)材料。 但是，制備從低溫超疏水到高溫超親水的浸潤性可逆開關(guān)材料，目前尚未有報道。而且，利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基的聚合反應(yīng)，由于實驗條件比較 苛刻，找到合適的高臨界溶液溫度的聚合物，以及合適的反應(yīng)條件都比較困 難，因此難以利用這種實驗技術(shù)實現(xiàn)低溫超疏水到高溫超親水的浸潤性可逆 開關(guān)材料的制備，表面浸潤性可逆轉(zhuǎn)變的普適化也存在一定的障礙。1999年，在著名的《科學》雜志上Guillaume de Crevoisier， Pascale Fabre， Jean-Marc Corpart， Ludwik Leibler等人報道了關(guān)于含氟的液晶共聚物相變前 后，分子聚集態(tài)的變化引起端基羥基化的聚丁二烯(pBdOH)測試液滴在其 表面某些和浸潤性相關(guān)的性質(zhì)的突變。結(jié)果表明，pBdOH在該含氟的液晶共 聚物表面接觸角滯后，在聚合物相變溫度G0'C)前后有20°的變化；去浸 潤的速度在溫度大于等于3CTC時有顯著的降低。目前，利用聚合物相變溫度前后，分子對環(huán)境自適應(yīng)能力的顯著差異， 實現(xiàn)材料表面浸潤性在不同范圍內(nèi)的可逆轉(zhuǎn)變還沒有報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服制備溫度響應(yīng)的疏水一一親水，超疏水一一超親水 的可逆表面材料時方法復(fù)雜的缺陷，利用材料表面浸潤性具有可逆轉(zhuǎn)變(疏 水一一親水，超疏水一一超親水)的性質(zhì)，尤其是在低溫較疏水或超疏水而 在高溫較親水或超親水，提供一種簡單、高效，成本低廉，操作簡便的基于 聚合物相變溫度響應(yīng)性的浸潤性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法。材料表面的結(jié)構(gòu)(粗糙度)及其表面的化學結(jié)構(gòu)，是影響材料浸潤性的 兩個關(guān)鍵因素。本發(fā)明通過利用化學或物理的方法使材料表面具有合適的粗 糙度，并在此粗糙表面涂覆高分子材料，從而實現(xiàn)表面浸潤性在不同溫度范 圍內(nèi)的變化。本發(fā)明提供了一種具有浸潤性在不同溫度范圍內(nèi)可逆轉(zhuǎn)變的溫 度響應(yīng)性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法。其發(fā)明點在于材料表面的有粗糙度化 與聚合物相變溫度前后表面分子對環(huán)境自適應(yīng)性質(zhì)變化的有機結(jié)合。本發(fā)明實現(xiàn)表面浸潤性在不同范圍內(nèi)可逆轉(zhuǎn)變的技術(shù)方案，是利用聚合 物分子在相變前后分子聚集狀態(tài)對環(huán)境自適應(yīng)性的差別，會引起其宏觀物理 性質(zhì)的變化 的原理，在平滑或具有微米或納米結(jié)構(gòu)的粗糙表面上通過簡單的 表面涂覆技術(shù)，使材料表面的浸潤性具有不同程度可逆轉(zhuǎn)變(疏水一一親水， 超疏水一一超親水)的溫度響應(yīng)性。本發(fā)明的基于聚合物相變溫度響應(yīng)性的浸潤性聚合物開關(guān)薄膜的制備方 法，主要包括以下步驟1) 選取分子內(nèi)同時含有親水基團與疏水基團，具有相變點在20°C 100t:的聚合物，溶于易揮發(fā)的對聚合物有良好溶解能力的純有機溶劑中，配制成聚合物的稀溶液；2) 將要修飾的固體基底表面進行清潔化，得到表面平滑的固體基底；或 將要修飾的固體基底表面進行清潔化和微米或納米尺度的粗糙化，得到表面 粗糙的固體基底；3) 將步驟1)得到的聚合物的稀溶液滴于需要修飾的步驟2)得到的平 滑的固體基底上，或表面粗糙的固體基底上，在干燥器中保存8 12小吋左 右，使聚合物的稀溶液在固體基底的表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽 真空1 2小時左右，以除去固體基底表面多余的有機溶劑，并于80 12(TC 左右的溫度下在真空干燥箱抽真空3 4小時左右，以完全除去殘留在同體基 底表面的有機溶劑。經(jīng)過上述步驟得到的聚合物開關(guān)薄膜，具有浸潤性可逆轉(zhuǎn)變(疏水一一 親水，超疏水一一超親水)的溫度響應(yīng)性特性。步驟2)所述的固體基底表面，在制備具有超疏水性-超親水開關(guān)的表面之 前，需要預(yù)先進行微米或納米尺度的粗糙化。本發(fā)明的聚合物開關(guān)薄膜表面的浸潤性隨環(huán)境溫度的變化而變化，在平 滑的固體基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚 合物材料表面為疏水狀態(tài)，在粗糙的固體基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面 在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物材料表面為超疏水狀態(tài)；在平滑的固體 基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面在高于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物材料 表面為親水狀態(tài)，在粗糙的固體基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面在高于聚 合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物材料表面為超親水狀態(tài)。固體基底表面的粗糙度 對此浸潤性變化具有放大效果，所制得的聚合物薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆 轉(zhuǎn)變特性，材料特性具有長期穩(wěn)定性。所述的固體基底表面進行微米或納米尺度的粗糙化方法包括物理方法或 化學方法，所述的物理方法如激光刻蝕、等離子體處理或電子束刻蝕等；所 述的化學方法包括強氧化劑或強還原劑的腐蝕等。所述的強氧化劑如硝酸、硫酸或雙氧水等；所述的強還原劑是氫氟酸等。所述的固體基底可以是玻璃、硅片或陶瓷等無機材料，或者是滌綸、腈 綸或棉線等有機材料。步驟1)所述的聚合物稀溶液的濃度是0.1 50mg/mL，優(yōu)選濃度是0.1 1 Omg/mL o所述的聚合物是聚己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚己二酸癸二酯、聚癸二酸乙二 酯、聚二氧六環(huán)、聚四氫呋喃、聚六次甲基氧醚或聚氧乙烯；或者是無規(guī)共 聚酯的聚合物，如對苯二甲酸和己二酸與乙二醇的共聚物或?qū)Ρ蕉姿岷凸?二酸與乙二醇的共聚物；或者是一些嵌段共聚物，如聚乳酸與聚己內(nèi)酯的嵌 段共聚物或聚癸二酸乙二酯與聚乳酸的嵌段共聚物等其相變溫度范圍為20 。C 10(TC的聚合物。所述的有機溶劑選自苯、甲苯、己垸、三氯甲烷、二氯甲垸、四氫呋喃、 二甲基甲酰胺、1,4-二六氧環(huán)，乙酸乙酯、乙醚、吡啶、乙醇、屮醇、丙酮中的-種或大于一種的混合物等。本發(fā)明的方法具有如下的特點(1) .利用聚合物分子在固體基底表面良好的吸附性，通過簡單易行的表面涂 覆技術(shù)，制得聚合物開關(guān)薄膜。(2) .所制得的聚合物開關(guān)薄膜具有微米級凸凹不平的粗糙表面。(3) .所制得的聚合物開關(guān)薄膜在相變溫度前后，具有浸潤性可逆轉(zhuǎn)變的溫度 響應(yīng)性。以聚己內(nèi)酯薄膜為例，平滑的聚己內(nèi)酯薄膜在低于相變溫度6(TC時， 表面親水；在高于相變溫度6(TC時，表面疏水。(4) .所制得的聚合物開關(guān)薄膜表面的微米或納米粗糙結(jié)構(gòu)可控，薄膜表面 的微米或納米結(jié)構(gòu)直接影響表面浸潤性的變化程度。以聚己內(nèi)酯薄膜為例， 對表面的微米或納米結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，可以實現(xiàn)聚合物開關(guān)薄膜表面在低于聚 合物相變溫度時為超疏水狀態(tài)，表面與水的接觸角小于10° ;高于聚合物相 變溫度時，聚合物表面為超親水狀態(tài)，表面與水的接觸角等于或大于160° 。(5) .所制得的聚合物開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變的特性，材料同 時具有長期穩(wěn)定的特性。(6) .本發(fā)明的具有浸潤性可逆轉(zhuǎn)變(疏水一一親水，超疏水一一超親水) 的溫度響應(yīng)性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法簡單，原料選擇范圍大，適用性廣泛。
圖l.本發(fā)明實施例1的硅片基底表面的掃描電子顯微鏡照片(A)和本發(fā) 明實施例4的硅片基底表面的掃描電子顯微鏡照片(B)。圖2.本發(fā)明實施例1中，水滴在平滑的硅片上聚合物開關(guān)薄膜表面的微 觀形貌照片；溫度分別為25。C和60°C 。圖3.本發(fā)明實施例3中，水滴在硅柱之間的距離為40,時，聚合物開關(guān) 薄膜表面的微觀形貌照片；溫度分別為25"C和60°C。圖4.本發(fā)明實施例3中，當硅柱刻蝕間距為40,時，沉積在其上的聚 合物開關(guān)薄膜表面在25"C和6(TC下，循環(huán)測得的聚合物表面與水的接觸角。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的闡述，而非以此對本發(fā)明進行 限制。 實施例1.(1) .以純的四氫呋喃為溶劑，配制5mg/mL聚己內(nèi)酯的四氫呋喃溶液。(2) .將平滑的硅片浸泡于H20:H202:H2S04=5:1:1 (體積比)的混合溶液 中煮沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗后，再浸泡于H20:H202:NH:,'H205:1:1(體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗，用氮氣吹千。(3) .將步驟()的5mg/mL聚己內(nèi)酯的四氫呋喃溶液滴于步驟(2)得 到的硅片表面，在干燥器中保存8小時，使聚己內(nèi)酯的稀四氫呋喃溶液在硅 片表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽真空1.5小時，以除去樣品表面多余 的四氫呋喃溶劑，并放于真空干燥箱10(TC的溫度下抽真空4小時，以完全 除去殘留在表面的四氫呋喃溶劑。平滑硅片表面的掃描電子顯微鏡照片如圖]所示。制備的聚合物開關(guān)薄 膜在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度6(TC時為疏水的狀態(tài)，高于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時 為親水的狀態(tài)。溫度為25"C和60'C時，水滴在聚合物表面的微觀形貌照片如 圖2所示，接觸角分別是88.1 士2.2。和60.8 ±1.3°。所制得的聚合物開關(guān)薄膜 具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變特性，材料具有長期穩(wěn)定性。實施例2.(1) .以純的二甲基甲酰胺為溶劑，配制0.1mg/mL聚己內(nèi)酯與聚丙交酯 嵌段共聚物的二甲基甲酰胺溶液。(2) .利用電子束刻蝕技術(shù)，在硅片表面刻蝕硅柱尺寸為10Mm*l(^m，深 度為30Min，硅柱間距為20Mm的陣列，得到粗糙的硅表面。將表面粗糙的硅片 浸泡于H20:H202:H2S0^5:1:1 (體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純 水反復(fù)沖洗后，再浸泡于H20:H202:NH3 *H20=5:1:1 (體積比)的混合溶液中 煮沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗，用氮氣吹干。(3) .將步驟(1)得到的0.1mg/mL聚己內(nèi)酯與聚丙交酯嵌段共聚物的二 甲基甲酰胺溶液滴于步驟(2)得到的硅片表面，在干燥器中保存10小吋使 聚己內(nèi)酯的稀二甲基甲酰胺溶液在硅片表面充分鋪展；再放入真空干燥器屮 抽真空1小時，以除去樣品表面多余的二甲基甲酰胺溶劑，并放于真空千燥 箱10(TC的溫度下抽真空3小時，以完全除去殘留在表面的二甲基甲酰胺溶劑。沉積在電子束刻蝕后的硅片表面的聚合物開關(guān)薄膜表面具有微米級的粗 糙結(jié)構(gòu)。由此制備的聚合物開關(guān)薄膜在相變溫度65。C前后，溫度為25'C和65 。C時，水滴在聚合物表面的接觸角分別是132.5 ± 1.7°禾卩21.9 ±2.3°。所制得的 聚合物開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變特性，并且材料具有長期穩(wěn)定性。實施例3. .(1) .以CHCl3:CH3OH=3:l (體積比)的混合溶液為溶劑，配制5mg/mL 聚己內(nèi)酯的氯仿、甲醇溶液。(2) .利用電子束刻蝕技術(shù)，在硅片表面刻蝕硅柱尺寸為10,X10拜，深 度為30拜，硅柱間距為40,的陣列，得到粗糙的硅表面。將表面粗糙的硅片 浸泡于H20:H202:H2SOf5:l:l (體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純 水反復(fù)沖洗后，再浸泡于H20:H202:NH3 1120=5:1:1 (體積比)的混合溶液中 煮沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗，用氮氣吹干。(3) .將步驟(1)得到的5mg/mL聚己內(nèi)酯的氯仿、甲醇溶液滴于步驟(2) 得到的硅片表面，在干燥器中保存12小時使聚己內(nèi)酯的稀氯仿、甲醇溶液在 硅片表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽真空2小時，以除去樣品表面多 余的氯仿與甲醇的混合溶劑，并放于真空干燥箱120°C的溫度下抽真空4小時， 以完全除去殘留在表面的氯仿與甲醇的混合溶劑。沉積在電子束刻蝕后的硅片表面的聚合物開關(guān)薄膜表面具有微米級的粗糙結(jié)構(gòu)。制備的聚合物開關(guān)薄膜在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度60'C時為超疏水狀 態(tài)，高于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時為超親水的狀態(tài)。溫度為25X:和6(TC時，水滴 在聚合物表面的微觀形貌照片如圖3所示，接觸角分別是166.9°±2.7°和9.7° ±1.8°。所制得的聚合物開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變特性，并且材料 具有長期穩(wěn)定性。在25'C和6(TC下，循環(huán)測得的聚合物表面與水的接觸角見 圖4。實施例4.(1) .以純的甲苯為溶劑，配制10mg/mL對苯二甲酸和己二酸與乙二醇共 聚物的甲苯溶液。(2) .利用激光刻蝕技術(shù)，在硅片表面刻蝕硅柱尺寸為15,X15拜，深度 為10,，硅柱間距為20,的陣列，得到粗糙的硅表面。將表面粗糙的硅片浸 泡于H20:H202:H2SOf5:l:l (體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純水 反復(fù)沖洗后，再浸泡于H20:H202:NH3 ^0=5:1:1 (體積比)的混合溶液屮煮 沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗，用氮氣吹干。(3) .將步驟(1)得到的10mg/mL對苯二甲酸和己二酸與乙二醇無規(guī)共 聚物的甲苯溶液滴于步驟(2)得到的硅片表面，在干燥器中保存10小時使 對苯二甲酸和己二酸與乙二醇無規(guī)共聚物的稀甲苯溶液在硅片表面充分鋪 展；再放入真空干燥器中抽真空2小時，以除去樣品表面多余的甲苯溶劑， 并放于真空干燥箱12(TC的溫度下抽真空3.5小時，以完全除去殘留在表面的 屮苯溶劑。沉積在激光刻蝕后的硅片表面的聚合物開關(guān)薄膜表面具有微米級的粗糙 結(jié)構(gòu)。制備的聚合物開關(guān)薄膜在相轉(zhuǎn)變溫度90'C前后，溫度為25。C和60。C時， 水滴在聚合物表面的接觸角分別是114.9±3.6°和33.1 ±3.8°。所制得的聚合物 開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變特性，并且材料具有長期穩(wěn)定性。實施例5.(1) .以純的四氫呋喃為溶劑，配制10mg/mL聚己內(nèi)酯的四氫呋喃溶液。(2) .利用化學腐蝕的方法，在硅片表面制備得到具有納米結(jié)構(gòu)的硅線， 得到粗糙的硅表面。將表面粗糙的硅片浸泡于H20:H202:H2S04=5:1:1 (體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純水反復(fù)沖洗后，再浸泡于H20:H202:NH3 *H20=5:1:1 (體積比)的混合溶液中煮沸20分鐘，用超純水反 復(fù)沖洗，用氮氣吹干。(3).將步驟(1)得到的10mg/mL聚己內(nèi)酯的四氫呋喃溶液滴于步驟(2) 得到的硅片表面，在干燥器中保存IO小時使聚己內(nèi)酯的稀四氫呋喃溶液在硅 片表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽真空2小時，以除去樣品表面多余 的溶劑，并放于真空干燥箱12(TC的溫度下抽真空3.5小時，以完全除去殘留 在表面的溶劑。沉積在化學腐蝕后的硅片表面的聚合物開關(guān)薄膜表面具有納米級的粗糙 結(jié)構(gòu)。制備的聚合物開關(guān)薄膜在相轉(zhuǎn)變溫度6(TC前后，溫度為25。C和6(TC時， 水滴在聚合物表面的接觸角分別是98.8 ± 2.4°和40.8 ± 2.9°。所制得的聚合物 開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性可逆轉(zhuǎn)變特性，并且材料具有長期穩(wěn)定性。實施例6.(1) .以純的CHCl3:CH3OH=3:l (體積比)的混合溶液為溶劑，配制 50mg/mL聚己內(nèi)酯的氯仿與甲醇的混合溶液。(2) .將棉布清洗干凈，在CHCl3:CH3。H:3:l (體積比)的混合溶液屮沒 泡30分鐘后取出，平鋪在干凈的玻璃或硅片表面，在烘箱中6(TC時烘烤30 分鐘，使棉布干燥。(3) .將步驟(1)得到的50mg/mL聚己內(nèi)酯的氯仿與甲醇的混合溶液滴 于步驟(2)得到的棉布表面，在干燥器中保存12小時使聚己內(nèi)酯的稀氯仿 與甲醇的混合溶液在棉布表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽真空2小時， 以除去棉布表面多余的甲醇與氯仿的混合溶液，并放于真空干燥箱12(TC的溫 度下抽真空4小時，以完全除去殘留在棉布表面的甲醇與氯仿的混合溶液。沉積在棉布表面的聚合物開關(guān)薄膜表面具有微米級的粗糙結(jié)構(gòu)。制備的 聚合物開關(guān)薄膜在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度6(TC時為超疏水狀態(tài)，高于聚合物 相轉(zhuǎn)變溫度時為超親水的狀態(tài)。溫度為25'C和6(TC時，水滴在聚合物表面的 接觸角分別是168.8 ± 2.4°和0°。所制得的聚合物開關(guān)薄膜具有優(yōu)良的浸潤性 可逆轉(zhuǎn)變特性，并且材料具有長期穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種基于聚合物相變溫度響應(yīng)性的浸潤性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟1)選取分子內(nèi)同時含有親水基團與疏水基團，具有相變點在20℃～100℃的聚合物，溶于易揮發(fā)的對聚合物有良好溶解能力的純有機溶劑中，配制成聚合物的稀溶液；2)將要修飾的固體基底表面進行清潔化，得到表面平滑的固體基底；或?qū)⒁揎椀墓腆w基底表面進行清潔化和進行微米或納米尺度的粗糙化，得到表面粗糙的固體基底；3)將步驟1)得到的聚合物的稀溶液滴于需要修飾的步驟2)得到的平滑的固體基底上，或表面粗糙的固體基底上；在干燥器中保存，使聚合物的稀溶液在固體基底的表面充分鋪展；再放入真空干燥器中抽真空，以除去固體基底表面多余的有機溶劑，并于80℃～120℃的溫度下對真空干燥箱抽真空，以完全除去殘留在固體基底表面的有機溶劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在平滑的固體基底上得到的聚 合物幵關(guān)薄膜表面在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物材料表面為疏水狀態(tài)， 在粗糙的固體基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面在低于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度 時，聚合物材料表面為超疏水狀態(tài)；在平滑的固體基底上得到的聚合物開關(guān) 薄膜表面在高于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合物材料表面為親水狀態(tài)，在粗糙 的固體基底上得到的聚合物開關(guān)薄膜表面在高于聚合物相轉(zhuǎn)變溫度時，聚合 物材料表面為超親水狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的固體基底表面進行微米 或納米尺度的粗糙化方法包括物理方法或化學方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的物理方法是激光刻蝕、 等離子體處理或電子束刻蝕；所述的化學方法是強氧化劑或強還原劑的腐蝕。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的方法，其特征是所述的固體基底是玻 璃、硅片或陶瓷無機材料，或者是滌綸、腈綸或棉線有機材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是步驟1)所述的聚合物稀溶液的濃度是0.1 50mg/mL。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的聚合物稀溶液的濃度是 0.1 10mg/mL。
8. 根據(jù)權(quán)利要求K 2、 6或7所述的方法，其特征是所述的聚合物是聚 己內(nèi)酯、聚丙交酯、聚己二酸癸二酯、聚癸二酸乙二酯、聚二氧六環(huán)、聚四 氫呋喃、聚六次甲基氧醚或聚氧乙烯；或者是無規(guī)共聚酯的聚合物；或者是 嵌段共聚物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述的無規(guī)共聚酯的聚合物是 對苯二甲酸和己二酸與乙二醇的共聚物或?qū)Ρ蕉姿岷凸锒崤c乙二醇的共 聚物；所述的嵌段共聚物是聚乳酸與聚己內(nèi)酯的嵌段共聚物或聚癸二酸乙二 酯與聚乳酸的嵌段共聚物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的有機溶劑選d苯、甲 苯、己烷、三氯甲烷、二氯甲垸、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、1，4-二六氧環(huán)， 乙酸乙酯、乙醚、吡啶、乙醇、甲醇、丙酮中的一種或大于一種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及溫度響應(yīng)性聚合物薄膜的制備方法，特別是涉及基于聚合物相變溫度響應(yīng)性的浸潤性聚合物開關(guān)薄膜的制備方法。本發(fā)明利用聚合物分子在相變前后分子聚集狀態(tài)的變化，會引起其宏觀物理性質(zhì)的變化的原理，在平滑或具有微米、納米結(jié)構(gòu)的粗糙表面上通過簡單的表面涂覆技術(shù)，使材料表面具有浸潤性可逆轉(zhuǎn)變的溫度響應(yīng)性。選取分子內(nèi)同時含有親水基團與疏水基團，具有相變點在20℃～100℃的聚合物溶于純有機溶劑中，然后涂覆于平滑或粗糙化的固體基底表面。此類聚合物開關(guān)薄膜表面的浸潤性隨環(huán)境溫度的變化而變化，聚合物相轉(zhuǎn)變溫度以下，材料表面疏水；聚合物相轉(zhuǎn)變溫度以上，材料表面親水。基體表面的粗糙度對此浸潤性變化具有放大效果。
文檔編號C08J5/18GK101225180SQ20081005695
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者曹新宇, 超 李, 雷 江, 胡書新 申請人:中國科學院化學研究所