应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明涉及应用于液体转印的薄膜，特别涉及应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜。本发明的多孔聚合物疏水薄膜是由式1所示的聚合物通过水滴模板法制备而成的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜，并且用式2所示的N3染料敏化此多孔聚合物薄膜，和经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷表面改性处理后得到的。本发明的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜具有对光电刺激的浸润性响应，通过光电协同刺激可精确地调节其表面的光电浸润性，实现图案化浸润进而可应用在液体转印中。。
【专利说明】应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于液体转印的薄膜，特别涉及应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜。
【背景技术】
[0002]固体表面的浸润性在控制药物释放、激励系统及生物分离方面表现出广泛的应用前景。通过施加光、电或热等外界激励条件可控制固体表面从超疏水状态转变为亲水状态。单一激励作用下的浸润性控制往往存在响应速度慢及控制灵活性差等缺点，同时限制了其在复杂条件下的应用。为了实现更为有效的固体表面浸润性的控制，多重激励作用之间的相互协同控制，特别是光电协同激励的应用，会使固体表面浸润性的调控更智能，更精确。2003年中国台湾的Chiou等通过光电协同作用在平滑的固体表面实现了有效的表面浸润性控制，包括液体的铺展、运动、分离和合并等。但平滑的固体表面为各向同性润湿，不能有效地控制液体浸润铺展。中国的Tian (田东亮)等报道了用ZnO纳米棒阵列结构和TiO2纳米管阵列结构作为各向异性浸润的光导层，在光电协同作用下，使液体浸润到纳米棒之间的孔隙或纳米管的孔中，从而实现图案化浸润，并用于液体转印。要实现光电协同激励的各向异性浸润，必须引入具有规整阵列结构的光导层。
[0003]现有技术在制备ZnO纳米棒阵列结构和TiO2纳米管阵列结构时，大多采用水热法和阳极氧化法；但这些工艺非常复杂、效率低、对仪器要求高，并且得到的无机光导体薄膜的柔韧性较差、易折断、在液体转印中的应用受到很大的限制。因此本发明提出了用有机聚合物光导体来代替无机光导体，以改善制备薄膜的工艺，并改善薄膜的柔韧性，使其更好地应用在液体复印中。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有由无机光导体材料制备的多孔薄膜柔韧性差的缺陷，从而提供一种可应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，以实现通过光电协同刺激，精确地调控多孔聚合物疏水薄膜表面的浸润性，实现图案化浸润。
[0005]本发明的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜是由以下方法制备得到的:
[0006](I)将聚合物溶解到氯仿溶剂中配成质量浓度为0.5?2% (优选质量浓度为1%)的聚合物成膜溶液；
[0007](2)将步骤(I)得到的聚合物成膜溶液均匀涂覆到反应室中的清洗干净的ITO玻璃上，然后向反应室中吹入携带水蒸气的惰性气体(如氮气)，使反应室形成高湿度环境，在聚合物成膜溶液中的氯仿溶剂挥发的同时，水蒸气伴随着氯仿溶剂的挥发冷凝在聚合物成膜溶液的表面并形成水滴进入到聚合物成膜溶液中，待氯仿溶剂完全挥发完后，将得到的含有水滴的聚合物固体放置于室温下，待含有水滴的聚合物固体中的水完全挥发完后，在ITO玻璃上得到具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜；[0008](3)将N3染料溶解到乙醇中配成质量浓度为0.1%的溶液后滴涂到步骤(2)得到的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜上，室温放置，待乙醇蒸发后，N3染料敏化在具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜上，在ITO玻璃上得到N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜，将表面带有N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的ITO玻璃置于装载有1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷溶液的真空干燥器中，抽真空(一般抽真空的时间为20~30分钟)，然后在室温下放置(一般为24小时左右)，N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜经1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷表面改性处理后，得到应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜。
[0009]本发明中的氯仿溶剂的挥发会使聚合物成膜溶液的表面温度降低，水蒸气在聚合物成膜溶液的表面会凝结成小水滴(模板)，而具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜中的孔是由水挥发完后形成的。
[0010]所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的表面与水的接触角为114.7±6。。
[0011]所述的N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的表面与水的接触角为69.7±5°。
[0012]所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜的表面与水的接触角为128.6± 10°，呈疏水状态。
[0013]所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜中的微米孔道的孔径为
0.7 ~1.2 μ m0
[0014]所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的厚度为7.2~10.6 μ m。
[0015]所述的惰性气体(如氮气)的流速为lL/min。
[0016]所述的高湿度环境的环境湿度为70%~90%。
[0017]所述的聚合物(取自香港科技大学)的重均分子量为15000~40000。
[0018]所述的聚合物(取自香港科技大学)的结构如式I所示:
[0019]
【权利要求】
1.一种应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是，所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜是由以下方法制备得到的: (1)将聚合物溶解到氯仿溶剂中配成质量浓度为0.5~2%的聚合物成膜溶液； (2)将步骤(1)得到的聚合物成膜溶液均匀涂覆到反应室中的ITO玻璃上，然后向反应室中吹入携带水蒸气的惰性气体，使反应室形成高湿度环境，水蒸气伴随着氯仿溶剂的挥发冷凝在聚合物成膜溶液的表面并形成水滴进入到聚合物成膜溶液中，待氯仿溶剂完全挥发完后，将得到的含有水滴的聚合物固体放置于室温下，待含有水滴的聚合物固体中的水完全挥发完后，在ITO玻璃上得到具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜； (3)将N3染料溶解到乙醇中配成质量浓度为0.1%的溶液后滴涂到步骤(2)得到的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜上，室温放置，待乙醇蒸发后，在ITO玻璃上得到N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜，将表面带有N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的ITO玻璃置于装载有1H，1H, 2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷溶液的真空干燥器中，抽真空，然后在室温下放置，N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜经氟硅烷表面改性处理后，得到应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜； 所述的聚合物的结构如式I所示:式1
2.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的表面与水的接触角为.114.7±6。； 所述的N3染料敏化的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的表面与水的接触角为 69.7±5°。
3.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜的表面与水的接触角为.128.6±10°。
4.根据权利要求1或2所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜中的微米孔道的孔径为0.7~L 2 μ m。
5.根据权利要求4所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的具有蜂窝状微米孔道结构的多孔聚合物薄膜的厚度为7.2~10.6 μ m。
6.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的聚合物成膜溶液的质量浓度为1%。
7.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的抽真空的时间为20~30分钟；所述的惰性气体的流速为lL/min。
8.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的高湿度环境的环境湿度为70%~90%。
9.根据权利要求1所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的聚合物的重均分子量为15000~40000 ;所述的N3染料的分子量为705.64。
10.根据权利要求1或3所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，其特征是:所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜具有对光电刺激的浸润性响应，所述的应用于液体转印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜在电压为25V土 IV的刺激下会发生由疏水状态到超亲水状态的改变；当辅助以238mW/cm2的白光时，在17V±1V的电压下会发生 由疏水状态到超亲水状态的改变。
【文档编号】C08J9/36GK103625142SQ201310597582
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】李牧忱, 衡利苹, 江雷 申请人:中国科学院化学研究所