PDMS-表面改性

Aldrich材料科学与Clemson大学、宾夕法尼亚州立大学合作开发了一种表面改性试剂盒,可以使各种聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面变得持久亲水化。

该方法基于I. Luzinov教授(Clemson大学)所开发的技术。它采用大分子锚定层方法,将亲水聚合物层接枝到疏水性PDMS表面上。

亲水PDMS表面的一个可能应用是微接触印刷。图1比较了使用未经处理、氧等离子体处理和试剂盒改性的PDMS表面得到的亲水性油墨压印。

 

未经处理的PDMS表面 氧等离子体处理

未经处理的PDMS表面
氧等离子体处理

氧等离子体处理 PDMS表面:第1次压印

氧等离子体处理
PDMS表面:第1次压印

氧等离子体处理 PDMS表面:第4次压印

氧等离子体处理
PDMS表面:第4次压印

试剂盒改性PDMS 表面:第1次压印

试剂盒改性PDMS
表面:第1次压印

试剂盒改性 PDMS表面:第10次压印

试剂盒改性
PDMS表面:第10次压印

图1.在使用不同处理的PDMS表面上所产生的金属基底亲水性电陶瓷油墨压印。 (由宾夕法尼亚州立大学Susan Trolier-McKinstry教授提供)

该技术的技术事实和应用可见以下出版物:

  • Zdyrko, B.; Klep, V.; Luzinov, I. Material Matters20083(2), 44.
  • Nagata, S.H.; Ko, S.W.; Hong, E.; Randall, C.A.; Trolier-McKinstry, S. J. Am. Ceram. Soc.200689, 2816.
  • Nie, Z.; Kumacheva, E. Nature Materials20087(4), 277.

表面改性试剂盒

货号701912

试剂盒组分

溶液A(甲基丙烯酸缩水甘油酯基聚合物)10mL

溶液B(丙烯酰胺/丙烯酸基聚合物)4mL

推荐的溶剂(不包括在内)

PDMS表面亲水化过程的示意图。

图2. PDMS表面亲水化过程的示意图。

 

步骤

  1. 预处理 - 使用低频空气等离子体处理PDMS 表面1分钟(推荐的等离子清洁器:货号Z561673Z561681Z561657Z561665),进行活化。
  2. 预处理 - 用乙醇(货号270741)清洗等离子体活化后的PDMS样品至少10分钟。清洗过程应重复3次。然后,样品应风干至少15分钟。得到的活化PDMS表面的水接触角预计在25和40°之间。
  3. 改性第一步 - 用溶液A覆盖在前一步骤中制备的水平放置的样品表面,通常每平方英寸表面约1mL。样品应在环境条件下干燥20-30分钟,并在110℃、氮气或氩气下退火30分钟。
  4. 清洗 - 退火后的样品应用2-丁酮(货号34861)冲洗3次,每次10分钟。然后应风干至少30分钟。
  5. 聚合物接枝 - 必须将6mL乙醇加入到含有溶液B的容器中。搅拌混合物至均匀。用均匀溶液完全覆盖先前制备的水平放置的样品表面要修饰的区域,通常每平方英寸表面约1mL。样品应在环境条件下干燥20-30分钟,然后在80℃下退火14小时。最后,通过用水(货号320072)彻底冲洗,除去样品中未附着的聚合物,样品在室温下风干。

处理后,水应该能够有效地润湿表面,水接触角预计在25°和35°之间。得到的PDMS表面应该可以用亲水油墨润湿,适用于多种印刷应用。