聚丙烯膜表面构建微图案的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯膜表面构建微图案的方法，该方法利用等离子体活化、紫外引发接枝聚合及光掩膜技术，在聚丙烯膜表面构建了聚2‑甲基丙烯酸羟乙酯的微图案。通过在等离子体活化处理聚丙烯膜的基础上，利用紫外光作用并辅以光掩膜，引发2‑甲基丙烯酸羟乙酯单体在膜表面的自由基活性位点上发生接枝聚合反应，构建了直径分别为40μm、20μm、10μm和5μm的图案化结构，克服了光致刻蚀技术、纳米压印技术等设备投资高且操作要求高的不足。本发明专利技术成本低廉、操作简单，在聚丙烯膜表面形成的聚2‑甲基丙烯酸羟乙酯图案化结构可以有效提高聚丙烯膜的亲水性和生物相容性，为聚丙烯作为生物医用材料和表面图案化制备奠定了基础。

Method for constructing micro pattern on polypropylene film surface

The invention discloses a method for constructing the polypropylene membrane surface micro pattern, the method of using plasma activation, UV induced graft polymerization and photomask technology in polypropylene film surface to construct a micro pattern of poly 2 polyhydroxyethylmethacrylate. Through the activation of foundation treatment of polypropylene film in the plasma, the effect of ultraviolet light and with the photomask, causing 2 HEMA monomer in the active site of free radicals on membrane surface graft polymerization, constructs the pattern structure of diameter were 40 m, 20 m, 10 m and 5 m overcomes the shortage of investment, photo etching technique, nano imprint technology equipment and high demanding operation. The invention has the advantages of low cost, simple operation, in the formation of polypropylene membrane surface poly 2 polyhydroxyethylmethacrylate patterned structure can effectively improve the hydrophilicity and biocompatibility of polypropylene films, biomaterials and patterned surface preparation and laid the foundation for the polypropylene as.

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯膜表面构建微图案的方法
本专利技术属于高分子膜材料表面改性
，具体涉及一种聚丙烯膜表面改性的方法，更确切的说是通过等离子体处理结合紫外引发接枝聚合，在聚丙烯膜表面构建微图案的方法。
技术介绍
聚丙烯作为一种非常重要的高分子材料，具有化学稳定性好、耐热、耐酸碱性能优良、无毒、机械强度高、成膜性好等优点，且来源丰富，易于成型加工，价格低廉，在食品包装、水净化过滤、医用导气管、医用储血袋以及人工血管等方面具有广泛应用。然而，由于其表面化学惰性较强、生物相容性和抗菌性较差，从而影响其作为生物医用材料的使用性能和寿命，并且限制了其在更多重要领域的应用。研究表明，现在典型的基材不能准确用来研究材料与细胞的相互作用，因为大部分基材都是一个平坦的、光滑的刚性衬底，不能代表体内微环境的特点，因此需要人为在材料表面构建图案化结构，来模拟体内微环境的特点以研究材料与细胞的相互作用。表面图案化技术是一种通过在表面构筑微观结构，对表面微区域进行性质调控的技术，目前有较多的表面图案化技术，如光致刻蚀技术、纳米压印、喷墨打印等技术，但都具有较为明显的不足，如光致刻蚀技术的设备投资高且操作要求高等。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有生物医用聚丙烯膜亲水性差、生物相容性差且图案化结构制备复杂等问题，提供一种结合等离子体活化、紫外引发接枝聚合和光掩膜技术，在聚丙烯膜表面构建不同尺寸微图案的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：1、射频氩气等离子体活化聚丙烯膜将聚丙烯膜清洗干净后置于等离子体两电极之间的密闭腔体中，利用真空泵系统将腔体内压强抽至2Pa以下，然后利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为30～60Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率为10～50W，放电处理时间为60～300s，最终得到活化聚丙烯膜。2、紫外接枝聚合制备聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜将活化聚丙烯膜取出置于空气中10～20min后固定于玻璃板上，然后在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为10％～25％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖光掩模，在紫外光照射下接枝聚合时间为1～3h，得到表面聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜。上述的步骤1中，优选利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为50Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率优选30W，放电处理时间优选240s。上述的步骤2中，在聚丙烯膜表面构建直径为40μm的圆形图案时，优选在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为15％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖直径为40μm的圆形图案的光掩膜，在紫外光照射下接枝聚合2h。上述的步骤2中，在聚丙烯膜表面构建直径为20μm的圆形图案时，优选在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为20％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖直径为20μm的圆形图案的光掩膜，在紫外光照射下接枝聚合2h。上述的步骤2中，在聚丙烯膜表面构建直径为10μm的圆形图案时，优选在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为20％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖直径为10μm的圆形图案的光掩膜，在紫外光照射下接枝聚合1.5h。上述的步骤2中，在聚丙烯膜表面构建直径为5μm的圆形图案时，优选在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为15％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖直径为5μm的圆形图案的光掩膜，在紫外光照射下接枝聚合1.5h。本专利技术利用等离子体活化、紫外引发接枝聚合及光掩膜技术，在聚丙烯膜表面构建了聚2-甲基丙烯酸羟乙酯的微图案。通过在等离子体活化处理聚丙烯膜的基础上，利用紫外光作用并辅以光掩膜，引发2-甲基丙烯酸羟乙酯单体在膜表面的自由基活性位点上发生接枝聚合反应，构建了直径分别为40μm、20μm、10μm和5μm的图案化结构，克服了光致刻蚀技术、纳米压印技术等设备投资高且操作要求高的不足。本专利技术成本低廉、操作简单，在聚丙烯膜表面形成的聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化结构可以有效提高聚丙烯膜的亲水性和生物相容性，为聚丙烯作为生物医用材料和表面图案化制备奠定了基础。附图说明图1是实施例1中40μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的SEM图。图2是实施例2中20μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的SEM图。图3是实施例3中10μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的SEM图。图4是实施例4中5μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的SEM图。图5是实施例1～4中聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的XPS全扫描谱图。图6是原始聚丙烯膜表面的水接触角。图7是对比例1中共价接枝聚2-甲基丙烯酸羟乙酯的聚丙烯膜的水接触角。图8是实施例1中40μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的水接触角。图9是实施例2中20μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的水接触角。图10是实施例3中10μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的水接触角。图11是实施例4中5μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的水接触角。图12是原始聚丙烯膜表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图13是对比例1中共价接枝聚2-甲基丙烯酸羟乙酯的聚丙烯膜表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图14是实施例1中40μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图15是实施例2中20μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图16是实施例3中10μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图17是实施例4中5μm聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜的表面的细胞粘附情况荧光显微镜图。图18是实施例1～4中聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜及对比例1中共价接枝聚2-甲基丙烯酸羟乙酯的聚丙烯膜表面细胞培养1、3、5天的增殖情况统计图。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，但本专利技术不限于这些实施例。实施例11、射频氩气等离子体活化聚丙烯膜将尺寸为1.5cm×1.5cm的聚丙烯膜依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗三次，每次10分钟，然后在真空干燥箱中35℃干燥48小时；将清洗干净后的聚丙烯膜放置于等离子体两电极之间的密闭腔体中，利用真空泵系统将腔体内压强抽至2Pa以下，然后利用氩气供给系统向腔体内充氩气(气体流速固定为100sccm)至腔体内压强为50Pa；随后设置放电功率为30W，处理时间为240s，利用射频放电激发氩气产生等离子体，以此进攻聚丙烯膜表面的C-C、C-H键，促使膜上形成活性自由基，最终得到活化聚丙烯膜。2、紫外接枝聚合制备聚2-甲基丙烯酸羟乙酯微图案的聚丙烯膜将活化聚丙烯膜取出置于空气中20min后固定于玻璃板上，用移液枪吸取20μL体积分数为15％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液铺展于活化聚丙烯膜表面，再在膜表面盖上直径为40μm的圆形图案的光掩膜，排氧排气泡，随后将其放到紫外光反应器中，在紫外光照射下引发接枝聚合，聚合时间为2小时，反应完后的膜经乙醇超声清洗、干燥，即得到表面聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜。实施例2本实施例中射频氩气等离子体活化聚丙烯膜的方法与实施例1的步骤1相同。在步骤2中，将活化聚丙烯膜取出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯膜表面构建微图案的方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)射频氩气等离子体活化聚丙烯膜将聚丙烯膜清洗干净后置于等离子体两电极之间的密闭腔体中，利用真空泵系统将腔体内压强抽至2Pa以下，然后利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为30～60Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率为10～50W，放电处理时间为60～300s，最终得到活化聚丙烯膜；(2)紫外接枝聚合制备聚2‑甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜将活化聚丙烯膜取出置于空气中10～20min后固定于玻璃板上，然后在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为10％～25％的2‑甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖光掩模，在紫外光照射下接枝聚合时间为1～3h，得到表面聚2‑甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯膜表面构建微图案的方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)射频氩气等离子体活化聚丙烯膜将聚丙烯膜清洗干净后置于等离子体两电极之间的密闭腔体中，利用真空泵系统将腔体内压强抽至2Pa以下，然后利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为30～60Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率为10～50W，放电处理时间为60～300s，最终得到活化聚丙烯膜；(2)紫外接枝聚合制备聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜将活化聚丙烯膜取出置于空气中10～20min后固定于玻璃板上，然后在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为10％～25％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液，覆盖光掩模，在紫外光照射下接枝聚合时间为1～3h，得到表面聚2-甲基丙烯酸羟乙酯图案化的聚丙烯膜。2.根据权利要求1所述的聚丙烯膜表面构建微图案的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，利用氩气供给系统向腔体内充氩气至腔体内压强为50Pa，再利用射频放电激发氩气产生等离子体，等离子体的放电功率为30W，放电处理时间为240s。3.根据权利要求1所述的聚丙烯膜表面构建微图案的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，将活化聚丙烯膜取出置于空气中10～20min后固定于玻璃板上，然后在活化聚丙烯膜表面铺展一层体积分数为15％的2-甲基丙烯酸羟乙酯乙醇溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚芍，姜柳，钱华明，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61