CN109808112A - 一种旋转去气泡法制备pdms薄膜的方法 - Google Patents

一种旋转去气泡法制备pdms薄膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的方法，将聚二甲基硅氧烷与其凝固剂按10:1配制，充分搅拌均匀后置于真空干燥箱进行初步去气处理。将初步去气后的PDMS涂覆于下钢化玻璃底片中心，并在下钢化玻璃底片四角设置好所需高度的可变间距调节垫片。以上钢化玻璃盖片覆盖下钢化玻璃底片，将上钢化玻璃盖片与下钢化玻璃底片进行全接触面脱离，旋转360度至完全重合，气泡被带入玻璃外侧而无法再次进入上下钢化玻璃间。将其置于水平加热板加热，以重力压载物压覆实现厚度均一控制。最终脱模形成PDMS薄膜。本发明可为柔性可穿戴、电子及微流控芯片封装制备大面积PMDS薄膜。

Description

一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的方法
技术领域
本发明涉及一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的方法，属于微流控技术领域。
背景技术
聚二甲基硅氧烷，(Polydimethylsiloxane，PDMS)，也称为二甲基硅油，是一种疏水类的有机硅物料。广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液和热载体，以及用作消泡、脱模剂、油漆及日化品添加剂。它的衍生物已达数百种。聚二甲基硅氧烷为无色或浅黄色液体，透明度高，具有耐热性、耐寒性及防水性，其黏度随温度变化小，表面张力小，具有导热性，导热系数为0.134-0.159W/M*K，透光性为透光率100％。二甲基硅油无毒无味，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电绝缘性和耐候性，其疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，可在-50℃～200℃下长期使用。
由于聚二甲基硅氧烷材料的特性，以聚二甲基硅氧烷为原料经特殊工艺制备的PDMS有机硅薄膜具有一定特异性能，例如：弹性高、低杨氏模量、优异的气体透过性、化学稳定性、热稳定性、低温柔韧性(-60～200℃保持优异性能)、全透明性和生物相容性。由于PDMS 薄膜具备以上很多有机/无机薄膜无法同时具备的特殊性能，近几年成为研究的热点。
发明内容
本发明目的是开发出一种操作简单可靠的方法制作出指定厚度的PDMS薄膜。与实验室常规用匀胶机离心甩制成膜相比，该方法制备成本低廉，操作更便捷，所制得PDMS薄膜面积更大。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的方法，该方法所使用设备配件包括调平螺母1、调平底座2、加热装置3、加热装置开关4、PDMS 流动区域5、下钢化玻璃底片6、可变间距垫片7、上钢化玻璃盖片8、重力压载物a9和重力压载物b10。
调平螺母1和调平底座2共同组成水平调节装置，调平底座2的四个角部安装有调平螺母1。加热装置3安装在调平底座2上，加热装置3通过加热装置开关4实现加热控制。PDMS流动区域5、下钢化玻璃底片6、可变间距垫片7、上钢化玻璃盖片8及重力压载物a9 和重力压载物b10共同组成PDMS薄膜成型装置，下钢化玻璃底片6 安装在加热装置3上，下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8之间设有可变间距垫片7，可变间距垫片7组成PDMS流动区域5，重力压载物a9和重力压载物b10设置在上钢化玻璃盖片8上；可变间距垫片7由一或多片25至500微米厚玻璃组成，保证最低成膜厚度25微米，且由于玻璃为刚性物体，从而实现PDMS薄膜厚度的精确控制；
所述下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8之间的PDMS流动区域5厚度通过可变间距垫片7的厚度进行控制调节，下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8支撑起PDMS流动区域5的流动空间。下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8之间通过重力压载物a9和重力压载物b10实现PDMS薄膜厚度均一性控制；
本发明工作过程如下：将PDMS与PDMS凝固剂按10:1配制，充分搅拌均匀后置于真空干燥箱进行初步去气处理。将初步去气后的 PDMS涂覆于下钢化玻璃底片6中心，并在下钢化玻璃底片6四角设置好所需高度的可变间距垫片7。以上钢化玻璃盖片8覆盖下钢化玻璃底片6，此时，下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8间的PDMS 含有大量气泡。将下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8进行全接触面脱离，再旋转360度至重合，气泡被带入玻璃外侧而无法再次进入上下钢化玻璃间，以此实现祛除上钢化玻璃盖片8与下钢化玻璃底片 6之间的全部气泡。利用调平螺母1将调平底座2上方的加热装置3 调至水平状态。最后，将夹有PDMS液膜的下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8放置于加热装置之上，并以重力压载物a9和重力压载物b10覆于其上以保证下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8的距离稳定，80摄氏度加热20分钟即可分离脱模物。
上述技术方案具有下列优点：
1、制作PDMS薄膜所需设备及操作简单、安全且成型迅速；
2、所制PDMS薄膜厚度可由可变间距垫片直接调节，且由于玻璃属于刚性物件，PDMS薄膜厚度可被精确控制；
3、所制PDMS薄膜面积约为下钢化玻璃底片与上钢化玻璃盖片面积的二分之一，因此可通过扩展下钢化玻璃底片与上钢化玻璃盖片面积以实现大面积PDMS薄膜制备。
附图说明
图1为一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜装置示意图；
图2为全接触面脱离旋转去气泡法示意图；
图3为旋转去气泡法制备的PDMS薄膜实物图。
图4为本方法制备装置的结构示意图。
图中：1、调平螺母，2、调平底座，3、加热装置，4、加热装置开关，5、PDMS流动区域，6、下钢化玻璃底片，7、可变间距垫片，8、上钢化玻璃盖片，9、重力压载物，10、重力压载物。
具体实施方式
下面结合结构附图对发明的工作过程和效果进行进一步说明。
图1为一种旋转去气泡法制备聚二甲基硅氧烷薄膜装置示意图，实现制备聚二甲基硅氧烷薄膜设备配件包括调平螺母1、调平底座2、加热装置3、加热装置开关4、PDMS流动区域5、下钢化玻璃底片6、可变间距垫片7、上钢化玻璃盖片8及重力压载物a9和重力压载物b10。
调平螺母1和调平底座2共同组成水平调节装置；加热装置3通过加热装置开关4实现加热控制；PDMS流动区域5、下钢化玻璃底片6、可变间距垫片7、上钢化玻璃盖片8及重力压载物a9和重力压载物b10共同组成PDMS薄膜成型装置，其中可变间距垫片7由一或多片25至500微米厚玻璃组成，保证最低成膜厚度25微米，且由于玻璃属于刚性物件，从而实现PDMS薄膜厚度的精确控制。
所述下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8通过四角设置可变间距垫片7实现PDMS薄膜厚度控制，并支撑起PDMS未凝固前流动空间。下钢化玻璃底片6和上钢化玻璃盖片8之间通过重力压载物a9和重力压载物b10实现PDMS薄膜均一性控制。
本发明工作过程如下：将聚二甲基硅氧烷与其凝固剂按10:1配制，充分搅拌均匀后置于真空干燥箱进行初步去气处理。将初步去气后的PDMS涂覆于下钢化玻璃底片6中心，并在下钢化玻璃底片四角设置好所需高度的可变间距垫片7。以上钢化玻璃盖片覆盖下钢化玻璃底片，此时，上下钢化玻璃间的PDMS含有大量气泡。将下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8进行全接触面脱离，再旋转360度至重合，如图2所示，气泡被带入玻璃外侧而无法再次进入上下钢化玻璃间，以此实现祛除上钢化玻璃盖片8与下钢化玻璃底片6之间的全部气泡。利用调平螺母1将调平底座2上方的加热装置3调至水平状态。最后，将夹有PDMS液体薄膜的下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8放置于加热装置之上，并以重力压载物a9和重力压载物 b10覆于其上以保证下钢化玻璃底片6与上钢化玻璃盖片8的距离稳定，在80摄氏度加热20分钟后即可分离脱模。
利用上述旋转去气泡法制备的聚二甲基硅氧烷薄膜实物如图3所示，充分展示了该方法的有效及真实性。

Claims (3)

1.一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的装置，其特征在于：该装置包括调平螺母(1)、调平底座(2)、加热装置(3)、加热装置开关(4)、PDMS流动区域(5)、下钢化玻璃底片(6)、可变间距垫片(7)、上钢化玻璃盖片(8)、重力压载物a(9)和重力压载物b(10)；
调平螺母(1)和调平底座(2)共同组成水平调节装置，调平底座(2)的四个角部安装有调平螺母(1)；加热装置(3)安装在调平底座(2)上，加热装置(3)通过加热装置开关(4)实现加热控制；PDMS流动区域(5)、下钢化玻璃底片(6)、可变间距垫片(7)、上钢化玻璃盖片(8)及重力压载物a(9)和重力压载物b(10)共同组成PDMS薄膜成型装置，下钢化玻璃底片(6)安装在加热装置(3)上，下钢化玻璃底片(6)与上钢化玻璃盖片(8)之间设有可变间距垫片(7)，可变间距垫片(7)组成PDMS流动区域(5)，重力压载物a(9)和重力压载物b(10)设置在上钢化玻璃盖片(8)上；可变间距垫片(7)由一或多片25至500微米厚玻璃组成，保证最低成膜厚度25微米，且由于玻璃为刚性物体，从而实现PDMS薄膜厚度的精确控制。
2.根据权利要求1所述的一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的装置，其特征在于：所述下钢化玻璃底片(6)和上钢化玻璃盖片(8)之间的PDMS流动区域(5)厚度通过可变间距垫片(7)的厚度进行控制调节，下钢化玻璃底片(6)和上钢化玻璃盖片(8)支撑起PDMS流动区域(5)的流动空间；下钢化玻璃底片(6)和上钢化玻璃盖片(8)之间通过重力压载物a(9)和重力压载物b(10)实现PDMS薄膜厚度均一性控制。
3.利用权利要求1所述装置进行的一种旋转去气泡法制备PDMS薄膜的方法，其特征在于：将PDMS与PDMS凝固剂按10:1配制，充分搅拌均匀后置于真空干燥箱进行初步去气处理；将初步去气后的PDMS涂覆于下钢化玻璃底片(6)中心，并在下钢化玻璃底片(6)四角设置好所需高度的可变间距垫片(7)；以上钢化玻璃盖片(8)覆盖下钢化玻璃底片(6)，此时，下钢化玻璃底片(6)和上钢化玻璃盖片(8)间的PDMS含有大量气泡；将下钢化玻璃底片(6)与上钢化玻璃盖片(8)进行全接触面脱离，再旋转360度至重合，气泡被带入玻璃外侧而无法再次进入上下钢化玻璃间，以此实现祛除上钢化玻璃盖片(8)与下钢化玻璃底片(6)之间的全部气泡；利用调平螺母(1)将调平底座(2)上方的加热装置(3)调至水平状态；最后，将夹有PDMS液膜的下钢化玻璃底片(6)与上钢化玻璃盖片(8)放置于加热装置之上，并以重力压载物a(9)和重力压载物b(10)覆于其上以保证下钢化玻璃底片(6)与上钢化玻璃盖片(8)的距离稳定，80摄氏度加热20分钟即可分离脱模物。
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