一种具有微纳结构的聚合物三维曲面的制备方法_2

文档序号:9927599阅读:来源:国知局
032]作为优选,所述键交换催化剂为I,5,7_三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯、锌盐、锡盐、
镁盐、钴盐、钙盐、苄基二甲基酰胺中的一种或多种。
[0033]作为优选,所述键交换催化剂在制得的聚合物中所占的质量分数至少为0.1%。
[0034]进一步优选,所述键交换催化剂在聚合物中所占的质量分数为0.1-5%。
[0035]含有多重氢键的聚合物和含有双烯加成键的聚合物中的可逆交换键之间的可逆交换效果较好,故在制备含有多重氢键聚合物或双烯加成交联聚合物的过程中可无需添加所述键交换催化剂。
[0036]步骤(I)中,首先采用现有方法制备具有微纳结构的聚合物二维平面,在制备过程中,优选采用直接模板法、光刻/软刻法、模压法或刻蚀法,进一步优选为直接模板法。如,采用包含上述物料中的一种或多种物料聚合制得的聚合物溶液(或聚合反应液)倒入具有特定微观结构的模具中,固化即制得具有微纳结构的聚合物二维平面。
[0037]需要指出的是,本发明方法中,可以在聚合物体系中加入不含有酯键、氨酯键、脲键、多重氢键、双烯加成键等可逆交换键的惰性聚合物,但是上述的含可逆交换键的聚合物所占的质量分数必须大于20%。
[0038]本发明中,将常规方法制备的聚合物二维平面上的微纳结构转化成三维曲面时需要特定的热塑处理温度和外力。热塑处理的过程中,所述聚合物中的酯键、氨酯键、脲键、多重氢键或双烯加成键的一种或多种化学键之间发生可逆交换,聚合物中的应力得以耗散,整个过程是一个熵为零的过程,得到的三维曲面是一个稳定的永久结构。
[0039]步骤(2)中,选用的聚合物不同,所需的热塑处理的温度也不尽相同。作为优选,所述热塑处理的温度比所述聚合物的玻璃化转变温度或结晶-熔融温度高10°C以上。
[0040]进一步优选,步骤(2)中,热塑处理温度为50-130°C ;外力保持时间为5min-24h。
[0041]更进一步优选,步骤(2)中,热塑处理温度为130°C;外力保持时间为lOmin。
[0042]作为优选,步骤(2)和步骤(3)循环进行多次,得到多次叠加的具有微纳结构的聚合物三维曲面。
[0043]每经过一次热塑处理得到的聚合物三维曲面都是一个稳定的永久结构,也即在这个三维曲面的基础上还可以进行一次或多次步骤(2)的热塑处理过程,从而得到叠加的全新的三维曲面。本发明提出的方法的这个特点使其特别有利于制备一些结构非常复杂的三维曲面上微纳结构,这是现有的方法极难做到的。
[0044]本发明首次实现将聚合物二维平面上的微纳结构通过特定的热塑处理转化成三维曲面上的微纳结构。特别适合制备非常复杂的三维曲面上的微纳结构。与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
[0045](I)使用与常规在聚合物二维平面上构建微纳结构完全一致的方法,对设备、操作没有特殊的要求;
[0046](2)弥补了常规方法只能制备聚合物二维平面上的微纳结构或一些非常简单的三维曲面的缺陷。
【附图说明】
[0047]图1为实施例1制备的具有微纳结构的聚合物三维曲面;
[0048]图2为实施例2制备的具有微纳结构的聚合物三维曲面;
[0049]图3为实施例3制备的具有微纳结构的聚合物三维曲面;
[0050]图4为实施例4制备的具有微纳结构的聚合物三维曲面。
【具体实施方式】
[0051]以下结合实施例对本发明做进一步说明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
[0052]实施例1(酯键-聚氨酯体系)
[0053]原料:
[0054]a)聚己内酯二醇(PCL d1l):Mw=10,000,Sigma-Aldrich&3;
[0055]b)聚六亚甲基二异氰酸酯:Sigma-Aldrich公司;
[0056]c)二月桂酸二丁基锡(DBTDL):TCI公司;
[0057]d)l,5,7_ 三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯(TBD)=TCI 公司;
[0058]e) 二甲基甲酰胺(DMF):阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0059]制备方法:
[0060]称取0.3mmol的聚己内酯二醇和0.2mmol聚六亚甲基二异氰酸酯在1ml二甲基甲酰胺中(其中聚己内酯与聚六亚甲基二异氰酸酯的质量比为其中羟基与异氰酸酯基摩尔比为1:1),加热至80°C溶解。依次加入二月桂酸二丁基锡(其加入量为体系总质量的0.5%)和1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯(其加入量为体系总质量的2% ),搅拌使其完全溶解。将上述溶液倒入具有特定微观结构的模具中,90°C下固化12个小时。将固化后的样品脱模取出,加热到130°C,弯曲成一定的三维曲面,在外力作用下保持lOmin。降温,得到具有特定微纳结构的三维曲面。[0061 ]实施例2(酯键-环氧树脂体系)
[0062]原料:
[0063]a)双酸A 二环氧甘油醚:Mw = 340,阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0064]b)戊二酸酐:Mw=114,阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0065](:)1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯080):1'(:1公司;
[0066]d)二甲基甲酰胺(DMF):阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0067]制备方法:
[0068]称取Immo I的双酸A 二环氧甘油醚和Immo I戊二酸酐在20ml二甲基甲酰胺中加热至100 0C溶解。加入I,5,7-三氮杂二环[4.4.0]葵_5_烯(其加入量为体系总质量的2 % ),搅拌使其完全溶解。将上述溶液倒入具有特定微观结构的模具中,110Γ下固化12个小时。将固化后的样品脱模取出,加热到130°C,弯曲成一定的三维曲面,在外力作用下保持lOmin。降温,得到具有特定微纳结构的三维曲面。
[0069]实施例3(脲键-聚氨酯脲体系)
[0070]原料:
[0071 ] a)聚四氢呋喃二醇:Mw = 2,000 ,Sigma-Aldrich公司;
[0072]b) 二叔丁基乙二胺:TCI公司;
[0073]C)聚六亚甲基二异氰酸酯:Sigma-Aldrich公司;
[0074]d)二月桂酸二丁基锡(DBTDL):TCI公司;
[0075]e)l,5,7_ 三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯(TBD)=TCI 公司;
[0076]f)二甲基甲酰胺(DMF):阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0077]制备方法:
[0078]称取0.2mmol的聚己内酯二醇、0.1mmoI的二叔丁基乙二胺和0.2mmol聚六亚甲基二异氰酸酯在1ml 二甲基甲酰胺中(其中聚己内酯与聚六亚甲基二异氰酸酯的质量比为其中羟基与异氰酸酯基摩尔比为1:1),加热至80°C溶解。依次加入二月桂酸二丁基锡(其加入量为体系总质量的0.5%)和1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]葵-5-烯(其加入量为体系总质量的2% ),搅拌使其完全溶解。将上述溶液倒入具有特定微观结构的模具中,90°C下固化12个小时。将固化后的样品脱模取出,加热到130°C,弯曲成一定的三维曲面,在外力作用下保持I Omin。降温,得到具有特定微纳结构的三维曲面。
[0079]实施例4(酯键-不饱和聚酯体系)
[0080]原料:
[0081]a)不饱和聚酯低聚物:邻苯型,顺酐含量为15wt% ;
[0082 ] b)苯乙烯:阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0083 ] c)过氧化环己酮(UV-184):阿拉丁试剂(上海)有限公司;
[0084]d)环烷酸钴:阿拉丁试剂(上海)有限公司;
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