CN106519689A - 一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到微流加工技术领域，尤其涉及到一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法。本发明所涉及的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法即能克服硅模具的较脆、使用寿命不长及制备工艺时间较长等缺点，又能克服UV-LIGA工艺制备的金属模具中工艺长、成本高的缺陷。该方法制备聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的工艺简单，成本低，容易操作，而且制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜具有高弹性、气体通透性和疏水性，特别适用于微流控芯片中的研究应用；此外，该方法制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜上具有微纳米尺度的多孔结构，具有良好的生物相容性，可以大大提高聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及到微流加工技术领域，尤其涉及到一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法。
背景技术
聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)，是一种高分子有机硅化合物。由于该材料具有优异的光学通透性、气体通透性、弹性以及生物兼容性，成为工业、医疗、化学等领域最广泛使用的硅为基础的有机聚合物材料，例如可用于生物微机电中的微流道系统、润滑剂等等。近年来，PDMS 材料被广泛应用于微流控芯片领域。
近年来，随着微加工技术的进步和生化分析等领域的发展，微流控芯片的研究得到了广泛重视。常规工艺主要采用硅、玻璃等作为微流控芯片的基体材料，与此相比，在应用上热塑性聚合物材料与生物体兼容性更好，并且种类很多，可以选择具有不同物理、化学性质的材料制作芯片，满足不同的生化检测和分离的要求。同时在工艺上热塑性聚合物材料具有制作精度高、复制效果好、加工成型方便、价格低廉、适于大规模批量生产等优点，因而成为研究的热点。目前，制作聚合物微流控芯片的加工方法主要有模压、注塑、激光烧蚀和LIGA技术等，而模压技术由于模压材料更换方便，加工成型简单，生产周期短，模具利用率高，已成为了一种极具商业应用潜力的加工方法。
传统的模压技术主要采用硅、金属模具等。硅模具加工主要采用湿法刻蚀，工艺时间较长，同时结构的深宽比也受到限制，而且硅模具较脆，使用寿命不长。用UV-LIGA工艺制备的金属模具，可以得到侧壁垂直、深宽比高的图形，且金属模具强度高，韧性好，使用寿命长。缺点是该工艺加工周期长，成本高。
而在生物领域，现在产生细胞模块的方法主要有两种：水凝胶定点曝光法和模具法。水凝胶定点曝光法是指将水凝胶类聚合物通过定点曝光的方法使其固化，形成特定形状的模块，再用于细胞培养，但该方法的缺陷在于支架使用的材料有限，并且水凝胶类聚合物的生物相容性及可降解性与蛋白类材料相比较差。模具法即是指利用特定形状的模具通过铸模的方法得到相应形状的模块，但此方法的缺陷在于：细胞模块中常使用的材料机械强度较软，其在模具中固化成型后难以完整的释放出来。所以实际应用中，模具法产生的模块形状都比较简单，如果要产生复杂模块，则常常要选择机械强度高但生物相容性略差的聚合物材料。
因此，为了解决以上技术问题，有必要将现有设计进行改良，设计了一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，该方法即能克服硅模具的较脆、使用寿命不长及制备工艺时间较长等缺点，又能克服UV-LIGA工艺制备的金属模具中工艺长、成本高的缺陷。该方法制备聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的工艺简单，成本低，容易操作，而且制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜具有高弹性、气体通透性和疏水性，特别适用于微流控芯片中的研究应用；此外，该方法制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜上具有微纳米尺度的多孔结构，具有良好的生物相容性，可以大大提高聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的应用范围。
发明内容
为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为1:1:1—25:1:1；
（2）取微流通孔模具，所述微流通孔模具的微流通孔模具槽的底部设有多根通孔柱，将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具的微流通孔模具槽内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具放置在温度为50℃-200℃的环境中固化1小时-4小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
优选的所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为0.1-20毫米。
优选的所述流通孔模具（1）可以由不锈钢材质或铝材质制成。
优选的所述通孔柱（3）的横截面直径为0.5-5毫米。
优选的所述稀释剂为硅油。
优选的所述硅油为硅油DC244。
优选的固化剂为α-氨基硅烷偶联剂
本发明所涉及的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，该方法即能克服硅模具的较脆、使用寿命不长及制备工艺时间较长等缺点，又能克服UV-LIGA工艺制备的金属模具中工艺长、成本高的缺陷。该方法制备聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的工艺简单，成本低，容易操作，而且制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜具有高弹性、气体通透性和疏水性，特别适用于微流控芯片中的研究应用；此外，该方法制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜上具有微纳米尺度的多孔结构，具有良好的生物相容性，可以大大提高聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的应用范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中微流通孔模具的结构示意图；
其中:1、微流通孔模具；2、微流通孔模具槽；3、通孔柱。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
具体实施例一，一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为1:1:1；
（2）取微流通孔模具1，所述微流通孔模具1的微流通孔模具槽2的底部设有多根通孔柱3，将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具1的微流通孔模具槽2内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱3的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具1放置在温度为50℃的环境中固化4小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
优选的所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为0.1毫米。
优选的所述流通孔模具1由不锈钢材质制成。
优选的所述通孔柱3的横截面直径为0.5毫米。
优选的所述稀释剂为硅油。
优选的所述固化剂为α-氨基硅烷偶联剂。
具体实施例二，一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为8:1:1；
（2）取微流通孔模具1，所述微流通孔模具1的微流通孔模具槽2的底部设有多根通孔柱3，将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具1的微流通孔模具槽2内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱3的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具1放置在温度为90℃的环境中固化3小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
优选的所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为1毫米。
优选的所述流通孔模具1由铝材质制成。
优选的所述通孔柱3的横截面直径为1.5毫米。
优选的所述稀释剂为硅油，所述硅油为硅油DC244。
优选的所述固化剂为α-氨基硅烷偶联剂。
具体实施例三，一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为18:1:1；
（2）取微流通孔模具1，所述微流通孔模具1的微流通孔模具槽2的底部设有多根通孔柱3，将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具1的微流通孔模具槽2内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱3的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具1放置在温度为150℃的环境中固化1.5小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
优选的所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为10毫米。
优选的所述流通孔模具1由不锈钢材质制成。
优选的所述通孔柱3的横截面直径为3毫米。
优选的所述稀释剂为硅油。
优选的所述固化剂为α-氨基硅烷偶联剂。
具体实施例四，一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为25:1:1；
（2）取微流通孔模具1，所述微流通孔模具1的微流通孔模具槽2的底部设有多根通孔柱3，将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具1的微流通孔模具槽2内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱3的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具1放置在温度为200℃的环境中固化1小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
优选的所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为20毫米。
优选的所述流通孔模具1可以由铝材质制成。
优选的所述通孔柱3的横截面直径为5毫米。
优选的所述稀释剂为硅油，所述硅油为硅油DC244。
优选的所述固化剂为α-氨基硅烷偶联剂。
本发明所涉及的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，该方法即能克服硅模具的较脆、使用寿命不长及制备工艺时间较长等缺点，又能克服UV-LIGA工艺制备的金属模具中工艺长、成本高的缺陷。该方法制备聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的工艺简单，成本低，容易操作，而且制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜具有高弹性、气体通透性和疏水性，特别适用于微流控芯片中的研究应用；此外，该方法制备出的聚二甲基硅氧烷多孔薄膜上具有微纳米尺度的多孔结构，具有良好的生物相容性，可以大大提高聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的应用范围。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于其步骤为：
（1）聚二甲基硅氧烷填充剂的制备，在聚二甲基硅氧烷中加入固化剂和稀释剂后搅拌均匀即制备成聚二甲基硅氧烷填充剂，其中二甲基硅氧烷、固化剂和稀释剂的重量比为1:1:1—25:1:1；
（2）取微流通孔模具（1），所述微流通孔模具（1）的微流通孔模具槽（2）的底部设有多根通孔柱（3），将步骤（1）中制备好的聚二甲基硅氧烷填充剂，添加到微流通孔模具（1）的微流通孔模具槽（2）内，使聚二甲基硅氧烷填充剂均匀分布在通孔柱（3）的周围；
（3）接着将整个微流通孔模具（1）放置在温度为50℃-200℃的环境中固化1小时-4小时，然后常温下自然冷却，即制备出聚二甲基硅氧烷多孔薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的厚度为0.1-20毫米。
3.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述流通孔模具（1）可以由不锈钢材质或铝材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述通孔柱（3）的横截面直径为0.5-5毫米。
5.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述稀释剂为硅油。
6.根据权利要求5所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述硅油为硅油DC244。
7.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法，其特征在于，所述固化剂为α-氨基硅烷偶联剂。
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|---|---|---|---|---|
| CN110917865A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-27 | 北京工业大学 | 一种pdms板状填料及其制备方法 |
| CN111269572A (zh) * | 2018-12-05 | 2020-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103231518A (zh) * | 2013-03-22 | 2013-08-07 | 南京航空航天大学 | 一种聚二甲基硅氧烷阵列微孔薄膜制备方法 |
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| CN111269572B (zh) * | 2018-12-05 | 2021-10-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种聚二甲基硅氧烷楔形多孔薄膜的制备方法 |
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