一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法与流程

本发明涉及调控聚合物薄膜表面形貌的方法，尤其涉及一种通过改变基底模量来调控聚合物薄膜表面形貌的方法。

背景技术：

具有表面图案化聚吡咯薄膜材料已引起了人们的广泛关注，并且也被广泛地应用于人们的生活中，如超疏水材料及柔性电子器件等。传统制备具有表面图案化ppy的方法由于成本较高，操作复杂，严重限制了它的应用前景。近年来，通过在柔性基底上原位自起皱，使聚吡咯薄膜表面产生表面形貌，因其操作简便受到越来越多的重视。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明提出一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法。本发明选用不同模量的pdms为基底，然后在其表面沉积一定厚度的ppy薄膜，最后通过水洗干燥可得到表面图案化的ppy薄膜。通过调节pdms基底的模量，可得到具有不同表面形貌的ppy薄膜材料，成功的实现了简便快捷的对ppy薄膜的表面形貌进行调控。从而避免了复杂繁琐的操作步骤，较长的制备时间与高昂的设备以及实验耗材的损耗。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，包括以下步骤：

步骤一：将pdms预聚体与交联剂按照10:1至40:1的质量比混合后，离心棒搅拌形成均匀的混合物；

步骤二：将pdms预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入方形培养皿中，并使之在培养皿中均匀地分布；

步骤三：将倒入容器中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min-60min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h；

步骤四：按照质量体积比为6.5～7.0mg/ml将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液a，按照质量体积比为30～35mg/ml将氯化铁溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液b；

步骤五：将步骤四制得的溶液a转移至盛放有pdms基底的培养皿中，然后加入步骤四制得的溶液b，其中，溶液a与溶液b的体积比为1:1，均匀混合后放入温度为2～5℃的冰箱内反应1h；

步骤六：反应结束后从冰箱中取出培养皿，倒去残余液体，并用蒸馏水冲洗干净，干燥，最后可得到具有一定表面形貌的聚吡咯薄膜。

本发明的步骤一中通过改变pdms预聚体与交联剂的质量比，从而得到具有不同表面形貌的聚吡咯薄膜，pdms预聚体与交联剂的质量比越大，所得到的聚吡咯薄膜图案的周期越大。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种调控ppy薄膜表面形貌的方法，通过简单的改变pdms预聚体与交联剂的质量比，可制备出具有不同表面形貌的ppy薄膜，具有简单、快捷、重复性好等特点，避免了制备过程复杂、设备昂贵、效率低等缺点，在表面疏水材料，微电路的构筑等领域有潜在的应用前景。

附图说明

图1为实施例1得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；

图2为实施例2得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；

图3为实施例3得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；

图4为实施例4得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

本发明提出的一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，首先制备一定模量的pdms弹性基底，然后在其表面沉积一定厚度的聚吡咯(ppy)薄膜，最后通过水洗干燥可得到表面图案化的ppy薄膜；其中，通过调节pdms基底的模量，可得到具有不同表面形貌的ppy薄膜材料。

实施例1：一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，包括以下步骤：

步骤一：将pdms预聚体与交联剂按照质量比为10:1混合后，倒入离心管中，用玻璃棒搅拌形成均匀的混合物；

步骤二：将pdms预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理1h后倒入方形培养皿中，并使之在培养皿中均匀地分布；

步骤三：将倒入培养皿中的预聚体与交联剂的混合物进行真空脱气处理30min，后放入烘箱中，在70℃下加热固化4h；

步骤四：按照质量体积比为6.5mg/ml将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液a，按照质量体积比为30mg/ml将氯化铁溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液b；

步骤五：将步骤四制得的溶液a转移至盛放有pdms基底的培养皿中，然后加入步骤四制得的溶液b，其中，溶液a与溶液b的体积比为1:1，均匀混合后放入温度为4℃的冰箱内反应1h；

步骤六：反应结束后从冰箱中取出培养皿，倒去残余液体，并用蒸馏水冲洗干净，干燥，最后得到具有一定表面形貌的聚吡咯薄膜，如图1所示。

实施例2：一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，实施例2中，除了步骤一和步骤四与实施例1中的步骤不同，其他步骤均相同。在步骤一中，将pdms预聚体与交联剂的质量比调整为20:1，步骤四，溶液a中吡咯单体与盐酸的质量体积比由6.5mg/ml改为7.0mg/ml，溶液b中的氯化铁与盐酸的质量体积比由30mg/ml改为35mg/ml，最终得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片如图2所示。

实施例3：一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，实施例3中，除了步骤一与实施例1中的步骤不同，其他步骤均相同。在步骤一中，将pdms预聚体与交联剂的质量比调整为30:1，最终得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片如图3所示。

实施例4：一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法，实施例4中，除了步骤一与实施例1中的步骤不同，其他步骤均相同。在步骤一中，将pdms预聚体与交联剂的质量比调整为40:1，最终得到的聚吡咯薄膜的光学显微镜图片如图4所示。

综上，本发明是在pdms基底上沉积ppy薄膜，利用pdms基底和ppy薄膜的模量差异诱导产生表面图案。通过调整pdms预聚体与交联剂的质量比，进而改变pdms基底的模量，最后制备出具有不同表面图案的ppy薄膜，pdms预聚体与交联剂的质量比越大，所得到的聚吡咯薄膜图案的周期越大。本发明方法克服了之前制备过程复杂，过程可控性差的缺点。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种通过改变基底模量来调控聚吡咯薄膜表面形貌的方法。其制备过程包括：首先制备一定模量的PDMS弹性基底，然后在其表面沉积一定厚度的聚吡咯(PPy)薄膜，水洗干燥后得到表面图案化的聚吡咯薄膜，其中，通过简单的改变PDMS预聚体与交联剂的质量比，可制备出具有不同表面形貌的PPy薄膜，PDMS预聚体与交联剂的质量比越大，所得到的聚吡咯薄膜图案的周期越大。本发明具有简单、快捷、重复性好等特点，避免了制备过程复杂、设备昂贵、效率低等缺点，在表面疏水材料，微电路的构筑等领域有潜在的应用前景。

技术研发人员：鲁从华;杨成枫
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.07.09
技术公布日：2019.01.08