[發明專利]應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜

有效

• 申請號: 201310597582.1
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103625142A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李牧忱;衡利蘋;江雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B41M5/00
• 分類號: B41M5/00;C08J9/36;C08J9/28;D06P5/24
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及應用于液體轉印的薄膜，特別涉及應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜。

背景技術

固體表面的浸潤性在控制藥物釋放、激勵系統及生物分離方面表現出廣泛的應用前景。通過施加光、電或熱等外界激勵條件可控制固體表面從超疏水狀態轉變為親水狀態。單一激勵作用下的浸潤性控制往往存在響應速度慢及控制靈活性差等缺點，同時限制了其在復雜條件下的應用。為了實現更為有效的固體表面浸潤性的控制，多重激勵作用之間的相互協同控制，特別是光電協同激勵的應用，會使固體表面浸潤性的調控更智能，更精確。2003年中國臺灣的Chiou等通過光電協同作用在平滑的固體表面實現了有效的表面浸潤性控制，包括液體的鋪展、運動、分離和合并等。但平滑的固體表面為各向同性潤濕，不能有效地控制液體浸潤鋪展。中國的Tian（田東亮）等報道了用ZnO納米棒陣列結構和TiO₂納米管陣列結構作為各向異性浸潤的光導層，在光電協同作用下，使液體浸潤到納米棒之間的孔隙或納米管的孔中，從而實現圖案化浸潤，并用于液體轉印。要實現光電協同激勵的各向異性浸潤，必須引入具有規整陣列結構的光導層。

現有技術在制備ZnO納米棒陣列結構和TiO₂納米管陣列結構時，大多采用水熱法和陽極氧化法；但這些工藝非常復雜、效率低、對儀器要求高，并且得到的無機光導體薄膜的柔韌性較差、易折斷、在液體轉印中的應用受到很大的限制。因此本發明提出了用有機聚合物光導體來代替無機光導體，以改善制備薄膜的工藝，并改善薄膜的柔韌性，使其更好地應用在液體復印中。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有由無機光導體材料制備的多孔薄膜柔韌性差的缺陷，從而提供一種可應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜，以實現通過光電協同刺激，精確地調控多孔聚合物疏水薄膜表面的浸潤性，實現圖案化浸潤。

本發明的應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜是由以下方法制備得到的：

（1）將聚合物溶解到氯仿溶劑中配成質量濃度為0.5～2%（優選質量濃度為1%）的聚合物成膜溶液；

（2）將步驟（1）得到的聚合物成膜溶液均勻涂覆到反應室中的清洗干凈的ITO玻璃上，然后向反應室中吹入攜帶水蒸氣的惰性氣體（如氮氣），使反應室形成高濕度環境，在聚合物成膜溶液中的氯仿溶劑揮發的同時，水蒸氣伴隨著氯仿溶劑的揮發冷凝在聚合物成膜溶液的表面并形成水滴進入到聚合物成膜溶液中，待氯仿溶劑完全揮發完后，將得到的含有水滴的聚合物固體放置于室溫下，待含有水滴的聚合物固體中的水完全揮發完后，在ITO玻璃上得到具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜；

（3）將N3染料溶解到乙醇中配成質量濃度為0.1%的溶液后滴涂到步驟（2）得到的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜上，室溫放置，待乙醇蒸發后，N3染料敏化在具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜上，在ITO玻璃上得到N3染料敏化的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜，將表面帶有N3染料敏化的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜的ITO玻璃置于裝載有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（一般抽真空的時間為20～30分鐘），然后在室溫下放置（一般為24小時左右），N3染料敏化的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜經1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷表面改性處理后，得到應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜。

本發明中的氯仿溶劑的揮發會使聚合物成膜溶液的表面溫度降低，水蒸氣在聚合物成膜溶液的表面會凝結成小水滴（模板），而具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜中的孔是由水揮發完后形成的。

所述的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜的表面與水的接觸角為114.7±6°。

所述的N3染料敏化的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜的表面與水的接觸角為69.7±5°。

所述的應用于液體轉印的染料敏化的多孔聚合物疏水薄膜的表面與水的接觸角為128.6±10°，呈疏水狀態。

所述的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜中的微米孔道的孔徑為0.7～1.2μm。

所述的具有蜂窩狀微米孔道結構的多孔聚合物薄膜的厚度為7.2～10.6μm。

所述的惰性氣體（如氮氣）的流速為1L/min。

所述的高濕度環境的環境濕度為70%～90%。

所述的聚合物(取自香港科技大學)的重均分子量為15000～40000。