方法的可行性。
[0103]实施例2
[0104]按照实施例1相同的方法，制备重均分子量为442kg/mol的PS薄膜，并维持所述PS薄膜的温度为170°C。将1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([HIm]BF4)放置在PS薄膜表面形成液滴，[HIm]BF4液滴的表面张力为35mN/m，[HIm]BF4液滴与PS薄膜表面形成的接触角为51°。对PS薄膜表面润湿脊的高度随液滴放置时间增加而发生的变化的关系进行测定，从图5中可以看出，当时间大于2000秒后，润湿脊高度与液滴放置时间呈线性关系，其斜率k =1.95\10-%1/8。根据式11计算得到在170°(:下，重均分子量为4421^/11101的？5薄膜的黏度11= 5.2X 107Pa.S0
[0105]通过查阅文献，文献(Plazek，D.J.;0’Rourke，V.M.J.Polym.Sci，A:卩017111.?1^8.1971，9，209-243)记载，重均分子量为4421^/11101的？5在170°(:下的黏度值为2.4X107Pa.S。两者之间的偏差小于一个数量级，在系统误差的范围内，进一步证实了本发明测量方法的可行性。
[0106]实施例3
[0107]按照实施例1相同的方法，维持所述PS薄膜的温度为1700C ,180 V以及200 V。测量不同温度下，PS薄膜表面润湿脊高度随液滴放置时间的变化，得到不同温度下的h?t关系线，见图6;并获得不同温度下h?t关系的斜率k。从图6可以看出，170°C时k = 5.9 X 1-1V/s，180°C时k = 9.7 X 10—nm/s，200°C时k = 4.2 X 10—1Qm/s。根据式II计算得到在 170°C、180°C以及200°C下，重均分子量为1070kg/mol的PS薄膜的黏度n分别为3.4X108Pa.s、2.0X108Pa.s以及4.7X107Pa.S。
[0108]从图7可以看出，利用本发明测量方法所测不同温度下PS薄膜的黏度与文献(Plazek’D.J.；O'Rourke, V.M.J.PoIym.Sci ,A:Polym.Phys.1971,9,209-243)的记载基本一致。
[0109]实施例4
[0110]按照实施例1相同的方法，制备重均分子量为168kg/mol的PS薄膜，并维持所述PS薄膜的温度为130°C、140°C、145°C以及150°C。测量不同温度下，PS薄膜表面润湿脊高度随液滴放置时间的变化，得到不同温度下的h?t关系线，见图8;并获得不同温度下h?t关系的斜率k。从图8可以看出，温度为130 °C、140 °C、145 °C以及150 °C时对应的斜率k分别为4.6X 10—nm/s、I.3 X 10—1Qm/s、6.8 X 10—1Qm/s以及I.7 X 10—9m/s。根据式II计算得到在 130°C、140°C、145°C以及150°C下，重均分子量为168kg/mol的PS薄膜的黏度η分别为4.3X108Pa.s、1.5X108Pa.s、2.9X107Pa.s以及 1.2X107Pa.S。
[0111]实施例5
[0112]按照实施例1相同的方法，制备重均分子量为443kg/mol、厚度为98nm的PS薄膜。对PS薄膜表面润湿脊的高度随液滴放置时间增加而发生的变化进行测定，从图9可以看到，h?t线性区域斜率k = 4.4 X 10—1()m/s。根据式II计算得到在160 °C下，重均分子量为443kg/mol、厚度为98nm的PS薄膜的黏度η为4.5X107Pa.So
[0113]实施例6
[0114]按照实施例1相同的方法，以表面钝化的硅片(H-Si)为基底，制备重均分子量为443kg/mol、厚度为68nm的PS薄膜。对PS薄膜表面润湿脊的高度随液滴放置时间增加而发生的变化进行测定，从图10可以看到，h?t线性区域斜率k=l.4X10—1()m/S。根据式II计算得到在160°C下，重均分子量为443kg/mol、厚度为68nm的PS薄膜的黏度η为1.4X108Pa.S。
[0115]实施例7
[0116]按照实施例1相同的方法，制备重均分子量为443kg/mol、厚度为100?550nm的PS薄膜，测定PS薄膜的黏度η。从图11中可以看出，当PS薄膜厚度小于220nm后，PS薄膜黏度随薄膜厚度降低而减小。
[0117]为进一步验证结果的准确性，改变基底材料，以表面钝化的硅片(H-Si)作为基底材料，测量了PS薄膜厚度为69?700nm范围内，H-Si基底上PS薄膜的黏度随薄膜厚度的变化关系。从图11中可以看出，随着薄膜厚度的降低，PS薄膜的黏度逐渐升高。这与以表面含有S12氧化层的硅片为基底的PS薄膜黏度随膜厚的变化关系相反。这是由于基底与聚合物界面相互作用的差异所致。由于H-Si与PS具有相对较强的界面相互作用，导致PS薄膜的黏度随膜厚降低而升高。
[0118]由以上实施例可以看出，本发明提供的测量方法能够准确测定基底支撑聚合物薄膜的黏度，同时对基底支撑薄膜黏度变化具有很强的敏感性，能够感受到基底性质、聚合物薄膜温度以及聚合物分子量的改变对薄膜黏度的影响。
[0119]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基底支撑聚合物薄膜黏度的测量方法，包括以下步骤: (1)将基底支撑聚合物薄膜加热并维持温度恒定； (2)将测试液体置于步骤(I)所述维持温度恒定的聚合物薄膜表面，形成液滴，测定所述液滴在所述聚合物薄膜表面形成的接触角Θ值，记录液滴在聚合物薄膜表面的放置时间t； (3)将步骤(2)中所述聚合物薄膜冷却，除去所述聚合物薄膜表面的液滴，在所述除去液滴的聚合物薄膜表面的聚合物/液滴/空气三相线处形成润湿脊，测量润湿脊的高度h; (4)改变液滴在聚合物薄膜表面的放置时间t，获得润湿脊的高度h随液滴放置时间t的h?t变化关系； 当所述液滴在聚合物薄膜表面的放置时间大于聚合物薄膜松弛时间时，所述液滴放置时间与所述润湿脊的高度之间具有式I所示的线性关系； 基于式I线性关系的斜率k，根据所述式II计算得到聚合物薄膜的黏度: h = kt+b 式I， 其中，h—润湿脊的高度， t一液滴在聚合物薄膜表面的放置时间， k 一斜率， b 一截距； η = 0.37 γ sin0/k 式II， 其中，η—聚合物薄膜的黏度， γ一液滴的表面张力， θ—液滴与聚合物薄膜表面形成的接触角， k 一式I中的斜率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述聚合物薄膜的厚度为10?100nm03.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述聚合物薄膜的厚度为50?500nmo4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述聚合物薄膜中聚合物为线性聚合物。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述线性聚合物包括聚苯乙烯及其衍生物、甲基丙烯酸酯类聚合物、聚乙烯基叔丁基醚、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚苯醚、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氟乙烯类聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚乳酸、尼龙、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚砜、聚醚中的一种或几种的共混物，或几种的共聚物。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(I)中所述加热的温度高于聚合物的玻璃化温度。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述测试液体包括甘油、乙二醇、聚乙二醇齐聚物、聚环氧乙烷齐聚物、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺或离子液体。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3甲基咪唑三氟甲基磺酸盐或1-丁基-3甲基咪唑甲基硫酸盐。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述液滴的直径为2?7mm。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述冷却是采用冷却介质将所述聚合物薄膜冷却至室温； 所述冷却介质包括冰袋、液氮、干冰或低温金属板。
【专利摘要】本发明提供了一种基底支撑聚合物薄膜黏度的测量方法，首先将基底支撑聚合物薄膜加热并维持温度恒定；然后将测试液体置于所述维持温度恒定的聚合物薄膜表面，形成液滴，并记录放置时间；将聚合物薄膜冷却，除去聚合物薄膜表面的液滴，在所述除去液滴的聚合物薄膜表面的聚合物/液滴/空气三相线处形成润湿脊，测量润湿脊的高度；当所述液滴在聚合物薄膜表面的放置时间大于聚合物薄膜松弛时间时，所述液滴放置时间与所述润湿脊的高度之间具有线性关系，依据其线性关系的斜率可以计算得到聚合物薄膜的黏度。本发明提供的测量方法能够准确的测定基底支撑聚合物薄膜黏度，操作方法简单、成本低、适应性广。
【IPC分类】G01N11/00
【公开号】CN105675442
【申请号】CN201610053675
【发明人】左彪, 王新平, 田厚宽
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月26日