一种亲水性形状记忆环氧树脂及其微阵列的制备方法及微阵列亲水性调控的方法与流程

本发明涉及一种亲水性形状记忆环氧树脂及其微阵列的制备方法及微阵列亲水性调控的方法。

背景技术：

超亲水表面通常指接触角接近于0°的表面。基于wenzelandcassieandbaxter理论，表面粗糙度是超亲水表面的一个必须因素。对于一个亲水的粗糙表面，水可以进入粗糙表面的沟槽中，使得表观接触角接近于0°。超亲水表面具有广阔的应用前景，如防雾、防污、自清洁等。

制备超亲水表面时，亲水聚合物可以作为涂层材料的主基团存在，使亲水聚合物表面变粗糙或者在粗糙的表面引入共轭亲水基团是制备超亲水聚合物的两种方法。制备超亲水表面常用的技术有：离子辐射、电子射线法，等离子体处理法等。

形状记忆聚合物广泛应用于航天航空、纺织工业、生物医学等领域，但是由于高分子材料较高的表面能，其多为疏水材料，因而目前报道的形状记忆聚合物也以疏水形状记忆聚合物为主，对于亲水的形状记忆材料鲜有报道，依靠材料表面的微观结构调控表面的亲水性的变化更是少见，这极大的限制了其在人类的生产生活等各个领域的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决亲水形状记忆聚合物的制备及利用表面的微观结构调控表面亲水变化的问题，提供一种亲水性形状记忆环氧树脂及其微阵列的制备方法及微阵列亲水性调控的方法，该种方法通过聚合物的形状记忆性能实现表面浸润性的调控。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种亲水性形状记忆环氧树脂的制备方法，所述方法如下：

将环氧树脂、固化剂和亲水改性剂按照100：（20-40）：（20-40）的重量比混合，搅拌均匀，10-24h固化，得到亲水性形状记忆环氧树脂。

一种利用上述的亲水性形状记忆环氧树脂实现微阵列的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤一：使用光刻法对硅片进行刻蚀，使硅片表面呈现出不同的阵列，刻蚀的硅片的阵列长宽为10μm×10μm，阵列间距为5μm~30μm，阵列高度为10~30μm；

步骤二：利用聚二甲基硅氧烷对硅片进行赋形，硅橡胶与固化剂的重量比为90~150：10，固化温度为65-100℃，固化后脱模，得到与硅片阵列相反的聚二甲基硅氧烷模板；

步骤三：利用聚二甲基硅氧烷模板进行形状记忆环氧树脂阵列的赋形，使用环氧树脂、固化剂和亲水改性剂，并按照100：（20-40）：（20-40）的重量比混合，搅拌均匀；

步骤四：将步骤三得到的混合物倒入pdms模板中进行固化，在60-120℃之间固化10-24h，脱模，得到亲水性形状记忆环氧树脂微阵列。

一种利用上述制备的亲水性形状记忆环氧树脂微阵列进行亲水性调控的方法，所述的方法为利用制备的环氧树脂微阵列进行表面浸润性的调控：当环氧树脂微阵列处于原始的直立状态时，表面呈现超亲水状态，当环氧树脂微阵列被压倒，表面呈现为亲水状态，从而实现了表面从超亲水到亲水的浸润状态的转变。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明首次得到了亲水性形状记忆聚合物，通过与亲水改性剂共混，使本身疏水的环氧树脂变为亲水材料，并利用其形状记忆效应，控制表面的微观结构，制得可以在亲水和超亲水之间可逆转换的亲水微阵列表面。

附图说明

图1为亲水性环氧树脂微阵列的0°接触角图；

图2为压倒的环氧树脂微阵列的57.16°接触角图；

图3为亲水性形状记忆环氧树脂微阵列的sem图；

图4为亲水性形状记忆环氧树脂微阵列压倒的sem图；

图5为亲水性形状记忆环氧树脂的形状记忆曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。

具体实施方式一：本实施方式记载的是一种亲水性形状记忆环氧树脂的制备方法，所述方法如下：

将环氧树脂、固化剂和亲水改性剂按照100：（20-40）：（20-40）的重量比混合，搅拌均匀，10-24h固化，得到亲水性形状记忆环氧树脂。该亲水性形状记忆环氧树脂可用于亲水性形状记忆环氧树脂微阵列的制备。制备的亲水性形状记忆环氧树脂由于上述制备步骤，得到了同时具有形状记忆性能及亲水性的环氧树脂，使其微阵列具备在亲水范围内调控浸润性的基础。

具体实施方式二：一种利用具体实施方式一所述的亲水性形状记忆环氧树脂实现微阵列的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤一：使用光刻法对硅片进行刻蚀，使硅片表面呈现出不同的阵列，刻蚀的硅片的阵列长宽为10μm×10μm，阵列间距为5μm~30μm，阵列高度为10~30μm；

步骤二：利用聚二甲基硅氧烷（pdms）对硅片进行赋形，硅橡胶（指聚二甲基硅氧烷的主胶）与固化剂的重量比为90~150：10，固化温度为65-100℃，固化后脱模，得到与硅片阵列相反的聚二甲基硅氧烷模板；

步骤三：利用聚二甲基硅氧烷模板进行形状记忆环氧树脂阵列的赋形，使用环氧树脂、固化剂和亲水改性剂，并按照100：（20-40）：（20-40）的重量比混合，搅拌均匀；

步骤四：将步骤三得到的混合物倒入pdms模板中进行固化，在60-120℃之间固化10-24h，脱模，得到亲水性形状记忆环氧树脂微阵列，对材料进行形状记忆性能测试，结果如图5所示，材料的初始形变为8.00%，高温状态下，施加外力后在外力存在的条件下进行降温至25℃，此时材料的形变为32.00%，撤去外力，材料在室温下保持形变，此时形变为31.89%，在加热状态下，材料进行回复，到稳定状态后，材料的形变记为8.55%，计算得到材料的固定率为99.17%，材料的回复率为97.69%。

具体实施方式三：具体实施方式二所述的一种亲水性形状记忆环氧树脂微阵列的制备方法，步骤三中，所述的环氧树脂为环氧树脂e51、环氧树脂e44、环氧树脂tde85；所述的亲水改性剂为peg400、peg800、peg1000、吐温20、吐温40、吐温60、吐温65、吐温80、吐温85、司班60或司班80中的一种或多种。

具体实施方式四：具体实施方式二所述的一种亲水性形状记忆环氧树脂微阵列的制备方法，步骤二和步骤三中，所述的固化剂为间苯二甲胺。

具体实施方式五：一种利用具体实施方式二制备的亲水性形状记忆环氧树脂微阵列进行亲水性调控的方法，所述的方法为利用制备的环氧树脂微阵列进行表面浸润性的调控：当环氧树脂微阵列处于原始的直立状态时，表面呈现超亲水状态，接触角测试如图1所示，其形貌可由sem观察，如图3所示，当环氧树脂微阵列被压倒，表面呈现为亲水状态，接触角测试如图2所示，其形貌可由sem观察，如图4所示，从而实现了表面从超亲水到亲水的浸润状态的转变。

技术特征：

技术总结
一种亲水性形状记忆环氧树脂及其微阵列的制备方法及微阵列亲水性调控的方法。所述环氧树脂微阵列制备方法如下：使用光刻法对硅片进行刻蚀；利用聚二甲基硅氧烷对硅片进行赋形，得到与硅片阵列相反的聚二甲基硅氧烷模板；利用聚二甲基硅氧烷模板进行形状记忆环氧树脂阵列的赋形，得到亲水性形状记忆环氧树脂微阵列。所述调控方法为当环氧树脂微阵列处于原始的直立状态时，表面呈现超亲水状态，当环氧树脂阵列被压倒，表面呈现为亲水状态。本发明的优点是：本发明首次得到了亲水性形状记忆聚合物，通过与亲水改性剂共混，使本身疏水的环氧树脂变为亲水材料，并利用其形状记忆效应，控制表面的微观结构，制得在亲水和超亲水之间转换的亲水微阵列表面。

技术研发人员：成中军;张东杰;刘宇艳;钱艺豪;余松吉;万钧君
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2017.12.14
技术公布日：2018.03.27