本发明属于石英晶体微天平芯片开发领域，主要涉及一种乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备方法。
背景技术：
乙烯-乙烯醇共聚物是一种由憎水性的乙烯和亲水性的乙烯醇链段组成的半结晶无规共聚物，其具有出色的阻气、耐热、耐油、耐有机溶剂、抗静电性以及与血液的良好相容性等特点，且是一种富含羟基的亲水性聚合物，因此乙烯-乙烯醇共聚物作为膜材料被应用于超滤及微滤低压分离膜的制备。但是，在实际应用过程中，乙烯-乙烯醇共聚物分离膜污染问题是限制其高效低耗运行的主要瓶颈。而探明污染物在乙烯-乙烯醇共聚物分离膜界面的吸附累积过程及吸附层结构特征，是进行乙烯-乙烯醇共聚物分离膜污染防控的必要前提。
在诸多的分析方法中，耗散型石英晶体微量天平(QCM-D)技术是考察污染物在固体界面吸附行为及吸附层结构特征最为直观的技术手段，引起了膜污染研究者的广泛关注。QCM-D测试过程是：污染物流过石英晶体芯片表面，测试系统通过芯片振动频率及耗散值的在线监测，获得污染物在石英晶体芯片表面的吸附行为及吸附层结构特征。显然，石英晶体芯片是QCM-D技术的核心组成部分。但是商业化的石英晶体芯片表面通常为二氧化硅和金材料，因此使用QCM-D技术考察的是污染物在二氧化硅或金材料界面的作用过程。显然，商业化的石英晶体芯片并不能代表实际的乙烯-乙烯醇共聚物膜材料性能。这也是QCM-D技术不能在膜污染领域被广泛应用的主要原因。
基于上述研究现状，开发一种简单高效的乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备技术，是探明污染物在乙烯-乙烯醇共聚物分离膜表面吸附行为及吸附层结构特征亟需解决的首要问题，亦对乙烯-乙烯醇共聚物分离膜污染的防控至关重要。
技术实现要素：
本发明针对乙烯-乙烯醇共聚物分离膜的应用需求，提供一种乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备方法。该技术将高速离心原理、乙烯-乙烯醇共聚物材料的理化特性及聚合物溶液的相分离动力学原理相结合，将纳米级厚度的乙烯-乙烯醇共聚物均匀涂覆于二氧化硅基片表面，并经过特定的热处理，实现了乙烯-乙烯醇共聚物功能层的稳定存在，进而获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备方法，包括以下步骤：
1)基片预处理：将二氧化硅基片在紫外灯下照射，接着将其浸渍于十二烷基硫酸钠溶液中，之后将二氧化硅基片置于超纯水中超声处理，最后用超纯水充分漂洗二氧化硅基片，并用氮气吹干，待用；
2)配置均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液：将乙烯-乙烯醇共聚物与有机溶剂按照质量百分比为8—15％：85—92％的比例在20—40℃下搅拌溶解，20℃下静置脱泡，得到均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液，待用；
3)乙烯-乙烯醇共聚物功能层涂覆：将步骤1)所得二氧化硅基片固定于设有加热板的离心旋转平台上，接着将体积为8—15μL步骤2)所得乙烯-乙烯醇共聚物溶液置于二氧化硅基片表面，在50℃的恒温环境中离心旋转，将乙烯-乙烯醇共聚物均匀涂覆于二氧化硅基片表面；
4)热处理：将步骤3)所得涂覆有乙烯-乙烯醇共聚物的二氧化硅基片在80—90℃的真空环境中静置30—60min，超纯水充分漂洗后用氮气吹干，获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
进一步，将二氧化硅基片在波长为185nm的紫外灯下照射10min。
进一步，十二烷基硫酸钠溶液的质量浓度为2—5％，温度为20—30℃，二氧化硅基片在十二烷基硫酸钠溶液中的浸渍时间为20—30min。
进一步，将二氧化硅基片置于温度为20—30℃超纯水中超声2—5min。
进一步，将乙烯-乙烯醇共聚物与有机溶剂搅拌溶解12h，静置脱泡4—6h。
进一步，所述有机溶剂为二甲基亚砜。
进一步，所述离心旋转转速为4600—5500r/min,旋转时间为40—80s。
进一步，二氧化硅基片可多次循环利用：步骤4)所得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，首先将其置于质量浓度为5—10％的二甲基亚砜中超声5—15min，之后将其置于超纯水中继续超声5min，最后用超纯水充分漂洗，且用氮气吹干，即获得干净的二氧化硅基片。
进一步，所述超声过程温度为20—30℃。
本发明的优点及有益效果在于：
1)对二氧化硅基片进行特定的物化预处理，有效去除基片表面残留的有机或者无机污染物质，不但确保了乙烯-乙烯醇共聚物功能层的均匀涂覆，而且促进了乙烯-乙烯醇共聚物功能层与基片表面物质之间的静电、氢键等物化作用，进而加固了二者之间的结合能力。
2)基于乙烯-乙烯醇共聚物溶液的粘性、流动性及空气中相分离动力学等特性，通过离心旋转速度、旋转时间及环境温度等参数的控制，实现离心过程二氧化硅基片表面乙烯-乙烯醇共聚物溶液的相分离，将厚度为100—300的乙烯-乙烯醇共聚物功能层均匀涂覆于二氧化硅基片表面，为乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的实用性奠定了基础。
3)基于乙烯-乙烯醇共聚物热熔性能，将乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片在真空高温条件下进行热处理，促进乙烯-乙烯醇共聚物功能层与二氧化硅基片之间的相互作用，进而增强乙烯-乙烯醇共聚物与二氧化硅基片之间的结合能力，避免了使用过程乙烯-乙烯醇共聚物功能层脱落及损坏等现象的出现。
4)所制备乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，通过简单的化学—物理清洗手段，去除芯片表面的乙烯-乙烯醇共聚物功能层，实现了二氧化硅基片的循环再利用，大幅效降低了制作成本。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
本发明乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备方法，包括以下步骤：
1)基片预处理：将二氧化硅基片在波长为185nm的紫外灯下照射10min，接着将其浸渍于温度为20—30℃、质量浓度为2—5％的十二烷基硫酸钠溶液中20—30min，之后将二氧化硅基片置于20—30℃的超纯水中超声处理2—5min，最后用超纯水充分漂洗二氧化硅基片，并用氮气吹干，待用；
2)配置均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液：将乙烯-乙烯醇共聚物与二甲基亚砜按照质量百分比为8—15％：85—92％的比例在20—40℃下搅拌溶解12h，20℃下静置脱泡4—6h，得到均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液，待用；
3)乙烯-乙烯醇共聚物功能层涂覆：将步骤1)所得二氧化硅基片固定于设有加热板的离心旋转平台上，接着将体积为8—15μL步骤2)所得乙烯-乙烯醇共聚物溶液置于二氧化硅基片表面，在50℃的恒温环境中、转速为4600—5500r/min条件下，离心旋转40—80s，将乙烯-乙烯醇共聚物均匀涂覆于二氧化硅基片表面；
4)热处理：将步骤3)所得涂覆有乙烯-乙烯醇共聚物的二氧化硅基片在80—90℃的真空环境中静置30—60min，超纯水充分漂洗后用氮气吹干，即获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
5)二氧化硅基片循环利用：步骤4)所得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，首先将其置于质量浓度为5—10％的二甲基亚砜中超声5—15min，超声温度为20—30℃，之后将其置于超纯水中继续超声5min，最后用超纯水充分漂洗，且用氮气吹干，即获得干净的二氧化硅基片。
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
将二氧化硅基片在波长为185nm的紫外等下照射10min,接着将其浸渍于温度为25℃、质量浓度为3％的十二烷基硫酸钠溶液中25min，之后将二氧化硅基片置于25℃的超纯水中超声4min，最后用超纯水充分漂洗二氧化硅基片，并用氮气吹干，待用。
将质量百分比为10％乙烯-乙烯醇共聚物与90％的二甲基亚砜在30℃下搅拌溶解12h，20℃下静置脱泡5h，得到均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液，待用。
将上述二氧化硅基片固定于设有加热板的离心旋转平台上，之后将10μL的乙烯-乙烯醇共聚物溶液滴至二氧化硅基片表面，通过加热板将其设定在50℃的恒温环境中，5000r/min的速度下离心旋转60s。将涂覆有乙烯-乙烯醇共聚物的二氧化硅基片在85℃的真空环境中静置50min；最后将其用超纯水充分漂洗，且用氮气吹干，即获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
上述乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，将其置于10wt％二甲基亚砜溶液中，在25℃的环境中超声10min，之后将其置于25℃的超纯水中继续超声5min；超声结束后，所得芯片表面的乙烯-乙烯醇共聚物功能层有效脱落，得到二氧化硅基片，用超纯水充分漂洗二氧化硅基片后用氮气吹干，即获得干净的二氧化硅基片，可再次用于乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备。
所得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片功能层厚度为160nm，二氧化硅基片的循环使用次数达到40次。
实施例2：
将二氧化硅基片在波长为185nm的紫外等下照射10min,接着将其浸渍于温度为20℃、质量浓度为2％的十二烷基硫酸钠溶液中20min，之后将二氧化硅基片置于20℃的超纯水中超声5min，最后用超纯水充分漂洗二氧化硅基片，并用氮气吹干，待用。
将质量百分比为8％乙烯-乙烯醇共聚物与92％的二甲基亚砜在40℃下搅拌溶解12h，20℃下静置脱泡6h，得到均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液，待用。
将上述二氧化硅基片固定于设有加热板的离心旋转平台上，之后将体积为15μL的乙烯-乙烯醇共聚物溶液滴至二氧化硅基片表面，通过加热板将其设定在50℃的恒温环境中，5500r/min的速度下离心旋转40s。将涂覆有乙烯-乙烯醇共聚物的二氧化硅基片在80℃的真空环境中静置60min；最后将其用超纯水充分漂洗，且用氮气吹干，即获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
上述乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，将其置于质量浓度为8％二甲基亚砜溶液中，在30℃的环境中超声5min，之后将其置于30℃的超纯水中继续超声5min；超声结束后，所得芯片表面的乙烯-乙烯醇共聚物功能层有效脱落，得到二氧化硅基片，用超纯水充分漂洗二氧化硅基片后用氮气吹干，即获得干净的二氧化硅基片，可再次用于乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备。
所得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片功能层厚度为100nm，二氧化硅基片的循环使用次数达到40次。
实施例3：
将二氧化硅基片在波长为185nm的紫外等下照射10min,接着将其浸渍于温度为30℃、质量浓度为5％的十二烷基硫酸钠溶液中30min，之后将二氧化硅基片置于30℃的超纯水中超声2min，最后用超纯水充分漂洗二氧化硅基片，并用氮气吹干，待用。
将质量百分比为15％乙烯-乙烯醇共聚物与85％的二甲基亚砜在20℃下搅拌溶解12h，20℃下静置脱泡4h，得到均质乙烯-乙烯醇共聚物溶液，待用。
将上述二氧化硅基片固定于设有加热板的离心旋转平台上，之后将体积为8μL的乙烯-乙烯醇共聚物溶液滴至二氧化硅基片表面，通过加热板将其设定在50℃的恒温环境中，4600r/min的速度下离心旋转80s。将涂覆有乙烯-乙烯醇共聚物的二氧化硅基片在90℃的真空环境中静置30min；最后将其用超纯水充分漂洗，且用氮气吹干，即获得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片。
上述乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片使用过后，将其置于质量浓度为5％二甲基亚砜溶液中，在20℃的环境中超声15min，之后将其置于20℃的超纯水中继续超声5min；超声结束后，所得芯片表面的乙烯-乙烯醇共聚物功能层有效脱落，得到二氧化硅基片，用超纯水充分漂洗二氧化硅基片后用氮气吹干，即获得干净的二氧化硅基片，可再次用于乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片的制备。
所得乙烯-乙烯醇共聚物石英晶体芯片功能层厚度为240nm，二氧化硅基片的循环使用次数达到40次。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。