基于基底模量来调控聚苯胺/聚吡咯薄膜表面形貌的方法与流程

本发明涉及一种涉及调控聚合物薄膜表面形貌的方法，尤其涉及一种调控聚苯胺/聚吡咯薄膜表面形貌的方法。

背景技术：

具有表面图案化聚苯胺薄膜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pani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，再用ppy加固得到具有稳定的表面图案的聚苯胺/聚吡咯薄膜，因其操作简便且具有一定的可控性而受到越来越多的重视。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明提出一种基于基底模量来调控聚苯胺/聚吡咯薄膜表面形貌的方法。本发明通过选用不同模量的pdms为基底，然后在其表面沉积一定厚度的聚苯胺(pani)薄膜，随后在pani上生长聚吡咯(ppy)，最后通过水洗干燥可得到具有表面图案化的pani/ppy薄膜。本发明利用简便快捷的操作方式成功实现了调控pani/ppy薄膜表面形貌的方法，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，本发明提出的一种基于基底模量来调控聚苯胺/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5:1至40:1混合后，离心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：按照浓度为0.2mol/l将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液a，按照浓度为0.2mol/l将过硫酸铵溶解在盐酸中，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30min；

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，得到pani/pdms薄膜；

步骤七：先用饱和的过硫酸钾溶液处理pani/pdms薄膜3s，再用0.1mol/l的吡咯盐酸溶液处理2min，此为一个循环，反复共处理5个循环，最后用蒸馏水冲洗干净，干燥，得到具有表面图案化的聚苯胺/聚吡咯薄膜。

本发明的步骤一中，pdms预聚体与交联剂的质量比越大，最终得到的聚苯胺/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聚苯胺/聚吡咯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pani/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为本发明实施例1得到的聚苯胺/聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；

图2为本发明实施例2得到的聚苯胺/聚吡咯薄膜的光学显微镜图片；

图3为本发明实施例3得到的聚苯胺/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。

本发明提出的一种基于基底模量来调控聚苯胺/聚吡咯薄膜表面形貌的方法，其过程是，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苯胺(pani)薄膜，随后在pani上生长聚吡咯(ppy)，最后通过水洗干燥可得到具有表面图案化的pani/ppy薄膜；其中，通过简单的改变pdms预聚体与交联剂的质量比，即可制备出具有不同表面形貌的pani/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。

实施例1：基于基底模量来调控聚苯胺/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5:1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：按照浓度为0.2mol/l将吡咯单体溶解在盐酸中，超声混匀得到溶液a，按照浓度为0.2mol/l将过硫酸铵溶解在盐酸中，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30min；

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，得到pani/pdms；

步骤七：先用饱和的过硫酸钾溶液处理pani薄膜3s，再用0.1mol/l的吡咯盐酸溶液处理2min，此为一个循环，反复共处理5个循环，最后用蒸馏水冲洗干净，干燥，得到具有表面图案化的pani/ppy薄膜，如图1所示。

实施例2：基于基底模量来调控聚苯胺/聚吡咯薄膜表面形貌的方法，实施例2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10:1，得到的pani/ppy薄膜的光学显微镜图片如图2所示。

实施例3：基于基底模量来调控聚苯胺/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40:1，得到的pani/ppy薄膜的光学显微镜图片如图3所示。

综上，本发明是在pdms基底上沉积pani薄膜,利用pdms基底和pani薄膜的模量差异诱导产生表面图案，最后利用ppy对其结构进行加固得到稳定的pani/ppy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pani/ppy薄膜，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
本发明公开了一种基于基底模量来调控聚苯胺/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苯胺(PANI)薄膜，随后在PANI上生长聚吡咯(PPy)，最后水洗干燥可得到具有表面图案化的PANI/PPy薄膜；其中，通过简单的改变PDMS预聚体与交联剂的质量比，即可制备出具有不同表面形貌的PANI/PPy薄膜。本发明利用简便快捷的操作方式成功实现了调控PANI/PPy薄膜表面形貌的方法，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：2018.12.11