[發明專利]一種熱固性樹脂微流控芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202111134436.6
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113731519A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 郭松;楊維成;胡貴寶;羅勇;方超立;段高坤;劉建;喬新峰;喬擬春
• 申請（專利權）人: 上海化工研究院有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳天寶

本發明涉及一種熱固性樹脂微流控芯片及其制備方法，制備方法包括：預聚體制備，將液態樹脂注入內表面帶有微結構的模具中，加熱并恒溫預設時間，取出，得到表面帶有微結構的樹脂預聚體，作為蓋片；將液態樹脂注入內表面光滑模具中，加熱并恒溫預設時間，取出，得到表面光滑的樹脂預聚體，作為基片；將蓋片帶有微結構的一面與基片貼合，加熱并恒溫預設時間，使得基片與蓋片反應鍵合，得到微流控芯片粗品；對微流控芯片粗品進行精加工，得到微流控芯片成品。與現有技術相比，本發明以熱固性工程樹脂為原料，通過控制樹脂的固化工藝，開發出過程簡單的熱鍵合工藝，實現高尺寸精度的熱固性微流控芯片的批量化生產。

技術領域

本發明涉及微流控芯片的制作技術領域，尤其是涉及一種熱固性樹脂微流控芯片及其制備方法。

背景技術

微流控芯片是指具有微米尺寸通道的芯片，主要應用在生化分析、材料制備和有機合成等領域。目前用于微流控芯片制作的材料有單晶硅、玻璃、合金、紙和聚合物。其中聚合物微流控芯片具有加工方式多樣、價格低廉、出色的光學性能、良好的生物相容性等優點，因此成為了學術研究和產業化的主要方向。

目前的聚合物微流控芯片主要有兩類。第一類是熱塑性樹脂，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等為主，其加工方法主要是通過注塑機將樹脂原料加熱至玻璃化溫度后注入模具，冷卻成型得到蓋片，再經過熱壓法完成鍵合，得到芯片。這種方法適用于產業化生產，但是需要嚴格控制注塑和鍵合工藝中的參數，如：壓力、溫度和成型時間。尤其在鍵合工藝中，加熱后微通道結構容易變形，無法保持加工精度。第二類是彈性熱固性樹脂，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為主。PDMS芯片主要應用于學術研究，其加工精度高于熱塑性微流控芯片，但是其微流控芯片制作過程中，需要用氧氣等離子體處理基片和蓋片后才能完成鍵合，并且鍵合強度比較低，而且這種鍵合工藝也限制PDMS芯片的批量化生產。

第一類是熱塑性樹脂，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等為主，其加工方法主要是通過注塑機將樹脂原料加熱至玻璃化溫度后注入模具，冷卻成型得到蓋片，再經過熱壓法完成鍵合，得到芯片。這種方法適用于產業化生產，但是需要嚴格控制注塑和鍵合工藝中的參數，如：壓力、溫度和成型時間。

第二類是彈性熱固性樹脂，以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為主。PDMS芯片主要應用于學術研究，其加工精度高于熱塑性微流控芯片。

熱塑性聚合物熱變形溫度低，尤其在熱壓鍵合工藝中，加熱后微通道結構容易變形，無法保持加工精度。PDMS芯片的鍵合工藝，需要用氧氣等離子體處理基片和蓋片后才能完成鍵合，并且鍵合強度比較低，而且這種鍵合工藝也限制PDMS芯片的批量化生產。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種熱固性樹脂微流控芯片及其制備方法，具體針對熱塑性聚合物受熱易變形、PDMS鍵合需要額外的處理步驟等缺陷，本發明提出以熱固性工程樹脂為原料，通過控制樹脂的固化工藝，開發出過程簡單的熱鍵合工藝，實現高尺寸精度的熱固性微流控芯片的批量化生產。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

本申請的目的是保護一種熱固性樹脂微流控芯片的制備方法，包括以下步驟：

S1：預聚體制備

將液態樹脂注入內表面帶有微結構的模具中，加熱并恒溫預設時間，取出，得到表面帶有微結構的樹脂預聚體，作為蓋片；

將液態樹脂注入內表面光滑模具中，加熱并恒溫預設時間，取出，得到表面光滑的樹脂預聚體，作為基片；

S2：將蓋片帶有微結構的一面與基片貼合，加熱并恒溫預設時間，使得基片與蓋片反應鍵合，得到微流控芯片粗品；

S3：對微流控芯片粗品進行精加工，得到微流控芯片成品。