一种PET表面聚合物图案的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PET表面聚合物图案的制备方法，以PET为基体，利用紫外光引发接枝共聚，通过选择性光照甲基丙烯酸酯类单体溶液覆盖的PET表面，将单体的接枝共聚有效控制在光照区域内，最终在PET表面形成需要的聚合物图案。本发明专利技术在PET表面进行聚合物图案制备的方法简单高效，可控性好，环境友好，且PET表面不需任何预处理，制备的图案均匀性好、规整度高。另外，本发明专利技术通过甲基丙烯酰胺多巴胺单体在PET表面制备的聚合物图案，可通过化学镀在PET表面直接形成金属图案。

A Method for Preparing Polymer Patterns on PET Surface

【技术实现步骤摘要】
一种PET表面聚合物图案的制备方法
本专利技术属于高分子材料表面改性
，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面制备聚合物微图案的方法。
技术介绍
近年来，以高分子材料为基体，表面制备功能性聚合物图案或导电性的金属图案可应用于生物医学、印刷电路板、生物芯片、传感器等多个领域。对于PET基体，由于其良好的透光性，通过在其表面制备功能性聚合物图案或金属图案，使其可用于柔性透明生物材料或电子材料。目前在材料表面制备功能性聚合物图案的方法包括光刻、电子束刻蚀、光印刷、接触转印、喷墨印刷等方法，并可利用上述方法，通过吸附Pd催化剂以及化学镀在材料表面制备金属图案。但这些方法基于图案层与基体之间具有强的粘结性，且设备要求较高，技术局限性较大，当图案层与基体之间的粘结性较弱时，仍然给图案的制备带来了极大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单快速、环境友好的在PET表面制备聚合物图案的方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：通过紫外光选择性照射甲基丙烯酸酯类单体溶液覆盖的PET表面，在PET表面形成聚合物图案。具体操作方法为：将甲基丙烯酸酯类单体溶液滴加到PET表面并使其均匀地铺展在PET表面，再在其上覆盖所需图案的光掩模，在紫外光下照射70～90分钟，然后超声清洗、氮气吹干，得到聚合物图案接枝的PET。上述的甲基丙烯酸酯类单体溶液为甲基丙烯酸缩水甘油酯的乙醇溶液、甲基丙烯酸羟乙酯的乙醇溶液、甲基丙烯酰胺多巴胺的甲醇溶液中任意一种。上述甲基丙烯酸酯类单体溶液中，优选单体的质量浓度为5％～10％。上述制备方法中，优选甲基丙烯酸酯类单体溶液在PET表面的覆盖量为80～100μL/cm2。本专利技术的有益效果如下：本专利技术利用表面光引发接枝共聚，通过选择性光照甲基丙烯酸酯类单体溶液覆盖的PET基体表面，诱使光照区域内PET分解产生表面活性自由基，并引发单体接枝聚合于基体表面，从而在基体表面形成接枝聚合物；由于未光照区域内PET分子无法被激发产生表面活性自由基，以致未光照区域内单体无法进行接枝聚合，基体表面无聚合产物形成。因此，本专利技术通过控制光照区域，可使单体选择性地接枝聚合于PET表面，在PET表面形成各种聚合物图案。本专利技术通过聚合物图案与PET基体之间的共价连接使聚合物图案稳定存在于PET表面，且通过改变单体可在PET表面形成不同性能的聚合物图案。其中，使用含有邻苯二酚基团的甲基丙烯酰胺多巴胺单体在PET表面制备的聚合物图案，通过简单AgNO3浸泡或化学镀可在PET表面形成均匀致密的金属Ag或金属Cu图案，克服了传统的化学镀中对Pd、Sn催化剂的依赖。本专利技术通过简单的光照即可在PET表面制备功能性图案，且使用含有邻苯二酚基团的甲基丙烯酰胺多巴胺单体可引发PET表面形成金属图案，此方法简单快速，环境友好性强，廉价，可控性好，协调性高。附图说明图1是实施例1制备的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案接枝的PET膜表面的SEM图，其中(a)、(b)为不同形状光掩模制备的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案接枝的PET膜表面的SEM图，(c)为(a)中聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案表面的SEM图，(d)为(a)中未图案化区域的SEM图。图2是选择性光照甲醇溶液覆盖的PET膜后，PET表面的SEM图，其中(a)、(b)为光照后PET膜表面的SEM图，(c)为(a)中未光照区域PET表面的SEM图，(d)为(a)中光照区域PET表面的SEM图。图3是PET表面(a)、选择性光照甲醇溶液覆盖的PET膜表面(b)以及实施例1中聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案接枝的PET膜表面(c)的XPSC1s图。图4是实施例2制备的聚甲基丙烯酸羟乙酯图案接枝的PET膜表面的SEM(a)和XPSC1s(b)图。图5是实施例3制备的聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜表面的SEM图，其中(a)、(b)为聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜表面的SEM图，(c)为(a)中聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案表面的SEM图，(d)为(a)中未图案化区域的SEM图。图6是实施例3制备的聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜表面的XPS广谱(a)、XPSC1s(b)及XPSN1s(c)图。图7是在实施例3制备的聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜上沉积Cu的SEM(a和b)及CuEDXmapping(c和d)图。图8是在实施例3制备的聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜上沉积Ag的SEM(a)及AgEDXmapping(b)图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1将表面去油后的PET膜(1cm×1cm)放置于载物平台上，将100μL质量浓度为10％的甲基丙烯酸缩水甘油酯的乙醇溶液滴加到PET膜表面并使其均匀地铺展在PET膜表面，再在其上覆盖不同形状的光掩模，放入光化学反应仪中(高压汞灯，功率：1000W，UV365nm强度6mW/cm2)照射80min。然后将PET膜从装置中取出，置于丙酮中超声清洗干净，氮气吹干，得到聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案接枝的PET膜。由图1可见，PET膜表面形成了各种规格的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯图案，图案表面可见致密的高分子聚合物形成，未光照区域未发生变化。以选择性光照甲醇溶液覆盖的PET膜做对比试验，PET膜表面有图案形成，该图案区域是由光刻蚀作用引起，未光照区域未发生任何变化(见图2)。经过XPSC1s研究发现，选择性光照甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液覆盖的PET膜后，膜表面在286eV出现了C-O的峰，而且286.5eV处的对应O-C-C-O-峰的比例显著增大，而选择性光照甲醇溶液覆盖的PET膜，膜表面的XPSC1s未发生明显变化(见图3)，说明选择性光照甲基丙烯酸缩水甘油酯溶液覆盖的PET膜形成的图案由聚甲基丙烯酸缩水甘油酯组成，而非光照刻蚀形成。实施例2本实施例中，用等体积质量浓度为10％的甲基丙烯酸羟乙酯的乙醇溶液替换实施例1中质量浓度为10％的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯的乙醇溶液，其他步骤与实施例1相同，得到聚甲基丙烯酸羟乙酯图案接枝的PET膜。由图4的SEM及XPS分析可知，选择性光照甲基丙烯酸羟乙酯溶液覆盖的PET膜形成的图案由聚甲基丙烯酸羟乙酯组成。实施例3本实施例中，用等体积质量浓度为10％的甲基丙烯酰胺多巴胺的甲醇溶液替换实施例1中质量浓度为10％的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯的乙醇溶液，其他步骤与实施例1相同，得到聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜。由图5可见，选择性光照甲基丙烯酰胺多巴胺溶液覆盖的PET膜，膜表面出现了各种规格的图案，图案区域表面形成了明显的聚合物膜。经XPS表征可知，与纯PET及光照甲醇溶液覆盖的PET相比，选择性光照甲基丙烯酰胺多巴胺溶液覆盖的PET膜后，膜表面XPSC1s在288eV及286eV出现了明显的峰，分别对应CO-N、C-O或C-N，膜表面XPSN1s在399.9eV出现了明显的峰，对应CO-N(见图6)，说明选择性光照甲基丙烯酰胺多巴胺溶液覆盖的PET膜，膜表面的图案由聚甲基丙烯酰胺多巴胺组成。将聚(甲基丙烯酰胺多巴胺)图案接枝的PET膜放置于铜镀液中70℃沉积10min，得到铜金属图案，铜镀液组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PET表面聚合物图案的制备方法，其特征在于：通过紫外光选择性照射甲基丙烯酸酯类单体溶液覆盖的PET表面，在PET表面形成聚合物图案。

【技术特征摘要】
1.一种PET表面聚合物图案的制备方法，其特征在于：通过紫外光选择性照射甲基丙烯酸酯类单体溶液覆盖的PET表面，在PET表面形成聚合物图案。2.根据权利要求1所述的PET表面聚合物图案的制备方法，其特征在于：将甲基丙烯酸酯类单体溶液滴加到PET表面并使其均匀地铺展在PET表面，再在其上覆盖所需图案的光掩模，在紫外光下照射60～90分钟，然后超声清洗、氮气吹干，得到聚合物图案接枝的PET。3.根据权利要求1或2所述的PET表面聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增林，强琪，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61