[发明专利]一种利用选择性溶解构筑高分子薄膜片晶内部微纳图案的方法有效

专利信息
申请号: 201910312710.0 申请日: 2019-04-18
公开(公告)号: CN110041547B 公开(公告)日: 2022-03-08
发明(设计)人: 张彬;王雁;陈静波;申长雨 申请(专利权)人: 郑州大学
主分类号: C08J7/00 分类号: C08J7/00;C08J7/02;C08J5/18;C08L71/02
代理公司: 郑州大通专利商标代理有限公司 41111 代理人: 许艳敏
地址: 450001 河南省郑*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 利用 选择性 溶解 构筑 高分子 薄膜 内部 图案 方法
【说明书】:

发明公开了一种利用选择性溶解构筑高分子薄膜片晶内部微纳图案的方法,该方法以聚氧化乙烯为原料完全溶于有机溶剂中得到混合溶液;混合溶液旋涂在硅片上得到聚氧化乙烯薄膜;将聚氧化乙烯薄膜在氮气保护气氛下进行熔融等温结晶;采用有机溶剂对等温结晶后的薄膜进行溶解,溶解完成后吹干溶剂、即可在薄膜片晶内部构筑出不同的图案。该方法简单易于操作,该方法能够对于高分子片晶内部构筑不同的结构图案,并通过结构对片晶内部的稳定性进行判断,为高分子结晶材料的研究提供了重要的理论支撑等技术研究内容。在理论上能够加深对高分子结晶的影响;实际应用上可以调控结晶形态,优化性能,获得具有预定性能的材料和制品,具有极为重要的意义。

技术领域

本发明属于高分子微纳米材料加工技术领域。具体涉及一种利用选择性溶解构筑高分子薄膜片晶内部微纳图案的方法。

背景技术

随着纳米材料及纳米技术的快速发展,微纳米加工技术在很多领域中均被进行了深入的研究探索。研究表明,物质在纳米尺度上能够表现出许多新特性,比如,材料尺度上的超细微化而产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等以及由这些效应所引起的异于普通材料的光、电、磁、热、力学、机械等诸多奇特性能,例如熔点、磁性、化学、导热、导电特性等等,往往产生既不同于微观原子、分子,也不同于该物质在整体状态时所表现的宏观性质,也即纳米材料表现出物质的超常规特性。微纳米加工技术在聚合物导电材料等方面已有大量的研究,但是对于高分子薄膜体系片晶内部的微纳米结构研究却很少。通过微纳米技术构筑高分子薄膜片晶内部微纳米图案具有重要的理论意义及应用价值。

高分子薄膜结晶在高分子物理领域的研究中一直是一个最重要的课题。尤其是高分子晶体的结构和形态对其材料的物理性能(强度、韧性、弹性和透明度等)具有很大的影响。因此,对高分子晶体的内部结构等进行深入研究对于理解材料性能具有重要的意义。聚氧化乙烯(PEO)又称为聚环氧乙烷,是一种具有结晶性、热塑性的水溶性聚合物,作为工业中应用较为广泛的一类高分子,是研究高分子结晶的模型体系,其研究结果可以为其他半结晶性聚合物结晶过程的理解提供重要的理论价值。

溶剂溶解法是选择一种溶剂,将制备好的样品通过旋转涂布、浸泡、或置于蒸汽环境中等方法进行处理,处理后得到不同形状的图案。高分子结晶的基本形态均是折叠链片晶,折叠链片晶处于多层次形态结构的最底层,是构成其它高级形态结构的基本单元,其厚度远小于分子的轮廓长度,是一种亚稳态结构。而聚氧化乙烯超薄膜中的结晶形态强烈依赖于结晶温度。低温时,结晶形态表现出典型的树枝状晶体,随着等温结晶温度的升高,树枝状晶体的分叉密度逐渐降低、枝杈变宽,到一定温度时,晶体形貌转变成一个具有几个分支部分组成的周边为轻微锯齿形状的紧凑结构,继续升高等温结晶的温度时,晶体形态转变为具有规则形状的单晶。随着等温结晶温度的提高,晶体的生长速率呈现明显的下降趋势。

在溶剂溶解法中,由于片晶内部各个地方的完善程度不一致,分子链折叠规整的位置(即稳定性较强的部分)有序化程度高、溶解比较困难;分子链无规折叠的部分(即稳定性较弱的部分)在外界溶剂的作用下很容易被溶解。因此,经过溶剂溶解法处理之后,在宏观上能够观察到晶体形貌发生变化;微观上能够观察到晶体中出现微纳米级别的图案。所以,该方法不仅在片晶内部构筑了不同的图案、同时也对于片晶内部结构的稳定性有了一定的研究。

发明内容

本发明针对的技术问题是:现有技术中,微纳米加工技术在聚合物导电材料等方面已有大量的研究,但是对于高分子薄膜体系片晶内部的微纳米结构研究却很少。而高分子晶体的结构和形态对其材料的物理性能(强度、韧性、弹性和透明度等)、稳定性等具有很大的影响。因此,通过微纳米技术构筑高分子薄膜片晶内部微纳米图案具有重要的理论意义及应用价值。

针对上述问题,本发明提供了一种利用选择性溶解构筑高分子薄膜片晶内部微纳图案的方法,该方法简单易于操作,通过该方法能够对于高分子片晶内部构筑不同的结构图案,并通过结构对片晶内部的稳定性进行判断,为高分子片晶材料的研究提供了重要的理论支撑等技术研究内容。

本发明是通过以下技术方案实现的

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