CN105131318B

CN105131318B - 通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法

Info

Publication number: CN105131318B
Application number: CN201510591802.9A
Authority: CN
Inventors: 何周坤; 唐昶宇; 邵虹; 胡歆; 梅军; 刘焕明; 徐克勤
Original assignee: Chengdu Science and Technology Development Center of CAEP
Current assignee: Chengdu Science and Technology Development Center of CAEP
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2015-09-16
Publication date: 2018-11-30
Anticipated expiration: 2035-09-16
Also published as: CN105131318A

Abstract

本发明公开了一种通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，包括以下步骤：将聚氯代对二甲苯膜经超声清洗后干燥备用；在空气等离子体处理后备用；然后在PC膜表面涂覆富含羟基、羧基、氨基等极性基团的聚合物涂层，干燥；将图案化的掩膜版置于处理后的PC膜上方，然后在UV/O₃作用下进行交联反应；交联完成后，在去离子水中浸泡洗脱未反应接枝的富含极性基团聚合物涂层，后干燥即制备得到具有表面润湿性可控的图案化PC膜。本发明所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，具有润湿性可调，表面水接触角可在5~90°之间进行调控设计，从而可根据不同领域的实际需求进行PC膜表面润湿性的精确设计，提高产品的良品率。

Description

通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法

技术领域

本发明涉及高分子材料表面改性，特别涉及一种通过表面图案化精确调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，属于表面润湿性调控领域。

背景技术

聚氯代对二甲苯膜(Plarylene C膜，简称PC膜)由于成膜工艺相对成熟，并具有较低的气体和水汽渗透性、优良的介电性能、耐溶剂性和机械性能，被认为是目前最有效的防潮湿、防霉菌、防盐雾以及高频部件防护涂层材料之一，在航空航天、军事电子、微电子、半导体、生物医疗、文物保护等领域有着广泛的应用(Pursel S,Horn MW,Demirel MC,Lakhtakia A.Growth of sculptured polymer submicronwire assemblies by vapordeposition.Polymer.2005；46(23):9544-9548)。

但在其制备过程中，受沉积参数及其他因素的影响，PC膜容易出现结晶度低、局部破损等缺陷问题，这使得所得材料的实际水汽阻隔能力下降(陈艳平,帅茂兵,鲜晓斌,吉祥波,唐贤臣.Parylene膜的沉积聚合过程及其影响因素.材料导报.2007(S3)；Wei L,ParhiP,Vogler EA,Ritty TM,Lakhtakia A.Thickness-controlled hydrophobicity offibrous Parylene-C films.Materials Letters.2010；64(9):1063-1065)。

通过对PC膜表面改性，在膜的表面构造致密阻隔层，不影响膜的本体结构和性质，是一条目前提高PC膜水汽阻隔性能的常用途径。无机涂层是增强水汽阻隔的首选材料，其中，Al、Al2O3、SiO2、SiOx、SiOxNy、AlOxNy等是应用较多的无机涂层(Liang X,King DM,Groner MD,Blackson JH,Harris JD,George SM,et al.Barrier properties ofpolymer/alumina nanocomposite membranes fabricated by atomic layerdeposition.Journal of Membrane Science.2008；322(1):105-112；Charton C,SchillerN,Fahland M,A,Wedel A,Noller K.Development of high barrier films onflexible polymer substrates.Thin Solid Films.2006；502(1-2):99-103；Amberg-Schwab S,Hoffmann M,Bader H,Gessler M.Inorganic-Organic Polymers with BarrierProperties for Water Vapor,Oxygen and Flavors.Journal of Sol-Gel Science andTechnology.1998；13(1-3):141-146)。

然而，由于PC膜的表面能非常低，无反应性官能团，导致无机涂层在PC膜表面的结合力差，涂层容易剥离失效。因此，需要进一步提高PC膜的表面能，实现对其表面润湿性的有效调控。

目前对聚合物进行表面润湿性调控的手段主要有两种，一是通过表面的化学改性，改变聚合物材料表面的化学极性，从而实现其润湿性改变；二是通过在聚合物表面构筑粗糙物理结构，利用表面粗糙度改变其表面润湿性。通过化学湿法刻蚀改性主要是引入磺酸等极性基团提高PC膜的表面润湿性，但是这种方法易导致PC膜腐蚀降解，同时强酸的使用还存在危险、操作不便等缺点。等离子体表面改性处理PC膜是相对温和的干法处理技术，可利用氧气等离子体增加聚合物膜表面的极性官能团(如羰基、羟基等)的含量，从而提高聚合物膜的表面润湿性，但这种方法的主要缺点是等离子体能量不可控可能会导致薄膜降解破坏，更重要的是含氧官能团随时间会出现“消退”现象，使聚合物膜的表面润湿能力降低(Applied Surface Science,2012,261:43–51)。另外，通过此方法对PC膜进行化学改性，还存在表面润湿性难以精确可调的不足。而通过在PC膜表面引入物理粗糙度的方法虽然可以改变其表面润湿性，但由于PC膜为低表面能的疏水表面，因而粗糙度的引入会进一步提高其表面的疏水能力，而无法满足提高其表面能降低疏水能力的需求。因此，需要新的技术手段来实现对PC膜表面润湿性的精确调控，制备得到高表面能的且能够长期稳定存在的亲水PC膜。

图案化表面具有结构规整，可设计性较强，因而得到了广泛的关注。对于图案化结构的制备，目前常用的方法包括：(1)反应性离子刻蚀(Park SG,Moon HH,Lee SK,Shim J,Yang SM.Bioinspired Holographically Featured Superhydrophobic and SuperstickyNanostructured Materials.Langmuir.2010；26(3):1468-1472)；(2)软刻蚀(Li X,WangTQ,Zhang JH,Yan X,Zhang XM,Zhu DF,et al.Modulating Two-Dimensional Non-Close-Packed Colloidal Crystal Arrays by Deformable Soft Lithography.Langmuir.2010；26(4):2930-2936)；(3)自组装(Jung YS,Chang JB,Verploegen E,Berggren KK,RossCA.A Path to Ultranarrow Patterns Using Self-Assembled Lithography.NanoLetters.2010；10(3):1000-1005)；(4)掩膜作用下光照处理(Jung YS,Chang JB,Verploegen E,Berggren KK,Ross CA.A Path to Ultranarrow Patterns Using Self-Assembled Lithography.Nano Letters.2010；10(3):1000-1005)等。

其中，掩膜光照处理制备的结构形态易控，且容易进行大面积处理，掩膜可反复使用，成本较低，且掩膜版可按照理想结构进行设计，利于实现对PC膜表面润湿性的连续调控。但直接光照处理可能会导致PC膜表面降解，从而影响其原有的透明性、水汽阻隔性能等。因此，需要采用新思路对PC膜进行处理，以满足其表面润湿性精确可调、润湿性长期稳定存在、不影响其原有的优异性能的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中为了增强PC膜表面水汽阻隔性能而提高PC膜表面润湿能力时，掩膜光照处理所存在的光照导致PC膜表面降解的问题，提供一种通过表面图案化调控PC膜表面润湿性的方法。该方法能够克服光照过程中导致降解的缺陷，使PC膜在表面掩膜处理过程中保持良好的稳定性而不发生降解问题。

本发明的另一目的是提供一种表面润湿性连续可调、润湿性能够长期稳定存在、且不损失原有优异性能的PC膜。

为实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，包括以下步骤：

(1)聚氯代对二甲苯膜，超声清洗，干燥。

(2)将上述聚氯代对二甲苯膜用空气等离子体预处理。

(3)然后，在聚氯代对二甲苯膜表面涂覆含有极性基团的聚合物涂层，干燥。

(4)将具有图案化孔洞的掩膜版(简称：图案化的掩膜版)置于聚氯代对二甲苯膜上方，然后在UV/O₃(紫外线/臭氧)作用下进行交联反应。

(5)最后将交联后的聚氯代对二甲苯膜，在去离子水中浸泡洗脱除去未反应接枝的聚合物涂层，干燥，得到图案化修饰的薄膜。该薄膜即为表面润湿性得到改善的聚氯代对二甲苯膜，具有亲水性良好，水滴接触角小，且表面润湿性可控的特点。

本发明中使用的图案化的掩膜版是具有一定图形孔的掩膜版，其能够在掩盖住PC膜样品的同时使部分光线通过其上的孔洞照射在PC膜样品上，进而实现光照量的调控，达到光照交联强度的可调化处理。孔洞的形状可以根据实际需要进行任意调整，达到控制紫外线/臭氧强度的目的即可。

更进一步的方案是，步骤(1)中聚氯代对二甲苯膜是在丙酮和/或乙醇中进行超声清洗的。超声清洗时，薄膜在液体中受到各个方向上的声波作用，且溶液在超声作用下容易产生空化、加速度以及直进流作用，使得薄膜表面的污物被溶液直接冲刷剥离，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。超声具有清洗方便，清洗效果好的特点，对于聚氯代对二甲苯膜的清洗作用十分突出，可以为后续的空气等离子体处理提供良好的基础保障。

更进一步的方案是，步骤(2)中所述空气等离子体预处理电压为50～200V，处理时间为1～60s。空气等离子体是对气体施加能量使之离化形成的等离子状态，利用空气等离子体对薄膜进行预处理的时候，等离子体只在薄膜表面发生反应，且处理时间很短，材料内部基本不受影响，经过等离子体处理的薄膜样品表面粘结性能大大提高，可以初步附着含有极性基团的聚合物，有利于后续的光照交联的效果提升。

更进一步的方案是，步骤(3)中所述含有极性基团的聚合物是指富含羟基、羧基、氨基等基团的聚合物。含有极性基团的聚合物材料涂覆在PC膜表面，由于PC膜经过空气等离子体处理，所以亲水性的极性基团聚合物快速附着在其表面，初步得到润湿性良好的PC膜样品。

更进一步的方案是，所述含有的极性基团聚合物为聚丙烯酸(PAA)、聚氧化乙烯(PEO)、羟乙基纤维素(HEC)、壳聚糖季铵盐(HTCC)、聚丙烯酰胺(PAM)中的一种或多种。PAA、PEO、HEC、HTCC、PAM等聚合物材料的分子中均含有大量的极性亲水性基团，当其涂覆在PC膜表面时，首先通过极性基团和等离子体处理的PC膜表面形成静电吸附，而后通过光照交联实现稳定可靠的化学键连接，最终达到改善PC膜表面的润湿性的目的。

更进一步的方案是，所述含有的极性基团的聚合物以质量浓度为0.01～5％的溶液形式涂覆于聚氯代对二甲苯膜表面，溶液的溶剂为水、乙醇中的一种或二者混合物。极性基团聚合物具有良好的亲水性，将其直接溶解于水和/或乙醇的溶液中既可以达到均匀分散的作用，又可以改善很好的控制其在涂覆过程中的用量，保证富含极性基团的聚合物改性材料在PC膜表面形成薄而均匀的涂层，进而使得PC膜在光照交联过程中各个部分均能够均匀的形成良好的涂层样。

更进一步的方案是，步骤(3)中涂覆方法包括浸涂、旋涂、喷涂、刷涂、滚涂中的一种。涂覆方式有多种，采用适当的涂覆方式可以更好的应对于不同的生产情况，特别是一些涂覆量比较大，均匀性要求高的情况，采用滚涂是不错的选择。而当涂覆样品形状不规则时则可以考虑浸涂、喷涂等的方式。

更进一步的方案是，步骤(4)中所述掩膜版的孔为圆孔、三角形孔、正方形孔、六边形孔中的一种，且孔面积占掩膜版面积的5～50％，孔中心间距为10～1000μm。本发明为了控制好PC膜表面交联的亲水性聚合物图案的面积占比，选择了孔面积占掩膜版面积5％～50％的掩膜版材。如此比例的掩膜版可以保证UV/O₃光照交联的时候，遮蔽的光线强度适量，低于5％的占比时，交联上的亲水性聚合物成分量太少，或者交联强度不足容易剥落，进而使得表面润湿性降低幅度较小。当孔面积占比大于50％时，交联结合亲水性聚合的量过大，PC膜表面性质改变较大，可能会不利于提升其水汽阻隔性能。

更进一步的方案是，步骤(4)中所述UV/O₃处理时间为10～600秒(s)。UV/O₃光照预处理过程是PC薄膜表面涂覆的亲水性层的交联引发关键，由于涂覆只是起到表面改性的作用，所以其厚度控制的较薄，进而UV/O₃光照处理的时间可以控制得很短。处理时间控制在10～600秒以内，既可以使PC膜表面改性效果达到预期值，又可以将紫外线对于PC膜基底的破坏作用控制在最小的程度。所以，步骤4中UV/O₃预处理的时间为10～600秒。

更进一步的方案是，步骤(5)中所述去离子水中浸泡洗脱时间为10～60min。在去离子水中浸泡主要是洗脱被掩膜版遮挡部分未交联的亲水性聚合物成分，浸泡时间根据待洗脱的亲水性成分的数量进行控制，既要保证充分洗脱未交联的亲水性组分，又要防止去离子水将刚交联上的亲水性成分破坏。通过大量的试验研究，发明人发现当采用去离子水浸泡洗脱的时间控制在10～60分钟之内时，洗脱的效果最佳，经过洗脱处理后的PC膜测试得到的水接触角最接近实际使用情况。

更进一步的方案是，步骤(5)中所述干燥处理温度为30～90℃，时间为20～120min。交联上亲水性聚合物层的PC膜由于固化问题，初期使用温度不宜太高，控制干燥处理过程的温度不超过90℃，可以有效的降低薄膜表面的结构损坏的比例，进而提高薄膜的使用寿命以及后续改性的潜力。

更进一步的方案是，步骤(5)中所述图案化修饰的薄膜表面水接触角范围为5～90°。图案化修饰技术使得薄膜表面水接触角可以任意调整控制，对于不同的情况调整出不同的水接触角，以更好地适应实际应用情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所述的通过表面图案化调控PC膜表面润湿性的方法，具有润湿性可调，表面水接触角可在5～90°之间进行调控设计，从而可根据不同领域的实际需求进行PC膜表面润湿性的精确设计，提高产品的良品率。

此外，得到的PC膜表面润湿性具有长时间的稳定性，在自然放置状态下可维持1个月以上。

另外，本发明所述方法可实现针对不同领域仅选择其中合适的一种富含极性基团的聚合物涂层，即可有效调控表面的润湿性，避免了传统的不同表面润湿性设计需要不同种类的聚合物涂层的缺点。

同时，本发明所述方法是在PC膜表面制备得到图案化的亲水聚合物涂层，避免了传统表面润湿性处理方法可能对PC膜产生的性能破坏。

附图说明：

图1为本发明实施例5所用圆孔掩膜版的光学照片(孔面积为50％)。

图2为本发明所用掩膜版制备得到的图案化PC膜的结构示意图(俯视图)。

图3为本发明所用掩膜版制备得到的图案化PC膜的结构示意图(侧视图)。

图4为本发明对比例1～3样品表面的水滴接触角剖面图。

图5为本发明实施例1～5样品表面的水滴接触角剖面图。

图中标记：1-亲水性图案，2-PC膜基底。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

对比例1

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后未经任何处理，测试其表面水滴接触角及透明性。

对比例2

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

对比例3

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例1

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为10％的，孔中心间距为280μm的圆孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

图案化PC膜的结构如图2(俯视图)、图3(侧视图)所示。在表面具有孔洞的掩膜版的掩盖作用下，光照交联后的PC膜表面有大量亲水性图案(最好是均匀分布的，图2即为均匀分布的示例)，这些亲水性图案对于改善PC膜表面的水滴接触角具有显著作用。

注1：图2中绘制了多种不同的图案形状，当然本领域技术人员还可以采用其它任意的适当的图案来实现相同的目的。

注2：图2和图3虽然是俯视图和侧视图，但两者并非配套的同一样品的视图。因为图2为了表示多种不同的图案形状，而图3主要是体现侧视图中图案是附着于PC膜表面的亲水层结构。

实施例2

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为20％的，孔中心间距为198μm的圆孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例3

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为162μm的圆孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例4

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为40％的，孔中心间距为140μm的圆孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例5

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体100V预处理10s，然后3000rpm、30s旋涂1wt％的PAA水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为50％的，孔中心间距为125μm的圆孔掩膜版，掩膜版的光学照片如图1所示，置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理300s后水洗30min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例6

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后30℃干燥120min，后经空气等离子体50V预处理60s，然后3000rpm、30s旋涂0.5wt％的PAA水溶液后30℃干燥120min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为50μm的圆孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理480s后水洗15min，然后30℃干燥120min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例7

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后60℃干燥60min，后经空气等离子体150V预处理45s，然后10s浸涂0.1wt％的PAA乙醇溶液后60℃干燥60min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为350μm的三角形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理150s后水洗60min，然后60℃干燥60min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例8

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后30℃干燥120min，后经空气等离子体50V预处理60s，然后3000rpm、30s旋涂0.5wt％的PEO水溶液后30℃干燥120min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为500μm的正方形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理480s后水洗15min，然后30℃干燥120min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例9

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后90℃干燥30min，后经空气等离子体200V预处理3s，然后5s喷涂2wt％的PEO水溶液后90℃干燥30min，然后将孔面积为10％的，孔中心间距为750μm的六边形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理90s后水洗60min，然后90℃干燥30min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例10

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后30℃干燥120min，后经空气等离子体50V预处理60s，然后3000rpm、30s旋涂0.5wt％的HEC水溶液后30℃干燥120min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为950μm的三角形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理480s后水洗15min，然后30℃干燥120min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例11

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后50℃干燥90min，后经空气等离子体50V预处理45s，然后10s刷涂3wt％的HEC水溶液后50℃干燥90min，然后将孔面积为20％的，孔中心间距为500μm的正方形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理30s后水洗60min，然后50℃干燥90min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例12

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后30℃干燥120min，后经空气等离子体50V预处理60s，然后3000rpm、30s旋涂0.5wt％的HTCC水溶液后30℃干燥120min，然后将孔面积为30％的，孔中心间距为300μm的六边形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理480s后水洗15min，然后30℃干燥120min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例13

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后80℃干燥60min，后经空气等离子体100V预处理30s，然后10s滚涂4wt％的HTCC乙醇溶液后80℃干燥60min，然后将孔面积为20％的，孔中心间距为150μm的三角形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理240s后水洗60min，然后80℃干燥60min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例14

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后80℃干燥60min，后经空气等离子体150V预处理30s，然后10s浸涂2wt％的PAM水溶液后80℃干燥60min，然后将孔面积为40％的，孔中心间距为100μm的正方形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理360s后水洗30min，然后80℃干燥60min，测试其表面水滴接触角及透明性。

实施例15

PC膜经丙酮、乙醇超声清洗10min后80℃干燥60min，后经空气等离子体200V预处理15s，然后10s喷涂5wt％的PAM水溶液后80℃干燥60min，然后将孔面积为50％的，孔中心间距为210μm的六边形孔掩膜版置于上述PC膜上方，后直接经UV/O₃处理600s后水洗60min，然后80℃干燥60min，测试其表面水滴接触角及透明性。

性能评价

为了测试样品的表面润湿性及其稳定性，接触角变化结果如下表1所示，另外样品的透明性以550nm波长的透过率为参考，结果如下表。

表1实施例主要变量参数及样品表面接触角测试结果

由上表可见，当采用本发明的方法对PC膜表面的润湿性进行改性时，可以根据需要调整控制掩膜版孔面积占比，进而实现PC膜表面的亲水性图案的占比，使得薄膜的水接触角在5～90°的范围内自由调控。

对比例1～3样品表面的水滴接触角剖面图测试结果如图4所示，其中(a)～(c)依次对应对比例1～3的PC膜样品。可见原始PC膜(对比例1)的表面接触角较大，随时间变化不明显，但无法满足实际应用中对其低接触角的需求；当不采用掩膜版控制光照强度，直接进行表面处理的样品时(对比例2)，接触角比原始PC膜虽有明显降低，但其稳定性较差，一个月后水滴接触角即有大幅度的恢复，无法实现PC膜润湿性的稳定调控，另外对比例2的样品表面存在一定的黄变，其透明性也有明显降低，从而影响实际使用；对于通过空气等离子体处理后含PAA涂层的样品(对比例3)，其表面接触角比对比例2有更明显的下降，且其稳定性也更好，同时几乎不影响PC膜原有的透明性，因而是一种较为理想的PC膜表面润湿性调控手段。对比例3采用空气等离子体预处理PC膜表面，使得薄膜的表面初步粘附力大大改善，为亲水性材料的初步附着提供了可靠的保障，进而使得UV/O₃处理的对象均匀稳定，使得改性PC膜的品质大大提升。

对比表1中实施例1～5测试结果可见，随着掩膜版孔面积的增加，PC膜表面的水滴接触角不断地降低，表明通过PC膜表面的图案化可以有效调控其表面的润湿性。具体测试结果如图5所示，其中(d)～(h)依次对应实施例1～5改性的PC膜样品。

对比实施例3、6、8、10、12，可见，在保持孔面积相同的情况下，改变不同的极性聚合物种类以及掩膜版孔形状，对PC膜表面的水滴接触角有一定的影响，但其表面的最终接触角大小变化有限，因此结合掩膜版孔面积的设计能够更加有效地调控PC膜的表面润湿性。

Claims

1.一种通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，包括以下步骤：

（1）聚氯代对二甲苯膜，超声清洗，干燥；

（2）将上述聚氯代对二甲苯膜用空气等离子体预处理；

（3）然后，在聚氯代对二甲苯膜表面涂覆含有极性基团的聚合物涂层，干燥；所述含有极性基团的聚合物为聚丙烯酸、聚氧化乙烯、羟乙基纤维素、壳聚糖季铵盐、聚丙烯酰胺中的一种或多种；

（4）将具有图案化孔洞的掩膜版置于聚氯代对二甲苯膜上方，然后在UV/O₃作用下进行交联反应；UV/O₃处理时间为10~600秒；掩膜版的孔面积占掩膜版面积的5~50%；

（5）最后将交联后的聚氯代对二甲苯膜，在去离子水中浸泡洗脱除去未反应接枝的聚合物涂层，干燥，得到图案化修饰的薄膜。

2.根据权利要求1所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，其特征在于，步骤（1）中聚氯代对二甲苯膜在丙酮和/或乙醇中进行超声清洗。

3.根据权利要求1所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，其特征在于，步骤（2）中所述空气等离子体预处理电压为50~200 V，处理时间为1~60 s。

4.根据权利要求1所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，其特征在于，所述含有极性基团的聚合物以质量浓度为0.01~5%的溶液形式涂覆于聚氯代对二甲苯膜表面，溶液的溶剂为水、乙醇中的一种或二者混合物。

5.根据权利要求1所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，其特征在于，步骤（3）中涂覆方法包括浸涂、旋涂、喷涂、刷涂、滚涂中的一种。

6.根据权利要求1所述的通过表面图案化调控聚氯代对二甲苯膜表面润湿性的方法，其特征在于，步骤（4）中所述掩膜版的孔为圆孔、三角形孔、正方形孔、六边形孔中的一种。