光固化微流控芯片的表面親水性能
發(fā)布時(shí)間：2020-11-25分享至：
光固化微流控芯片的表面親水性能
1，應(yīng)用領(lǐng)域：微流控芯片
2，測(cè)試方法：座滴法
3，測(cè)試樣品名稱：不同組分組成的微流控芯片（將光固化樹(shù)脂、單體、光引發(fā)劑按一定的比例混合，再充分?jǐn)嚢? 然后放入真空烘箱中抽真空，消除夾帶氣泡; 其次，利用自制的紫外光固化注射成型裝置成型微流控基片，）
4，測(cè)接觸角實(shí)驗(yàn)過(guò)程
? ?實(shí)驗(yàn)一：材料配方對(duì)微流控芯片接觸角的影響---單體含量對(duì)芯片接觸角的影響
? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
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圖 3 為各配方中單體含量分別為 1 ～ 5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的芯片接觸角情況，樹(shù)脂為 LE-6702，光引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3% ，結(jié)合EOEOEA 單體和 TPGDA 單體，隨單體含量的變化芯片接觸角分別為 65° ～ 71°和 61. 5° ～ 67. 5°，這說(shuō)明微流控芯片單體含量不同時(shí)，親水性也不同，但變化范圍不大，即配方中單體含量對(duì)芯片接觸角的影響并不明顯。這是因?yàn)榘l(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，同一種含氧基團(tuán)生成親水基團(tuán)的能力有限，增加單體含量，可使含氧基團(tuán)數(shù)量增多，但無(wú)法全部生成親水基團(tuán)，因此改變單體含量，微流控芯片的接觸角變化較小。
? ? 實(shí)驗(yàn)二：材料配方對(duì)微流控芯片接觸角的影響---單體種類(lèi)對(duì)芯片接觸角的影響
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
圖 4 所示是在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 30% ，單體種類(lèi)分別為單官能度 EOEOEA、雙官能度 TPGDA 和三官能度 TMPTA 的情況下所成型的微流控芯片接觸角。單官能度單體得到的微流控芯片接觸角較大，為 70°，雙官能度單體和三官能度單體制備的微流控芯片接觸角分別為 61. 5°和 61°，其中，EOEOEA 單體的含氧基團(tuán)較少，發(fā)生聚合反應(yīng)后，生成的親水基團(tuán)少，芯片親水性較差。由此可知，在單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí)，單體種類(lèi)對(duì)芯片接觸角有一定影響。
? ? 實(shí)驗(yàn)三：材料配方對(duì)微流控芯片接觸角的影響---樹(shù)脂種類(lèi)對(duì)芯片接觸角的影響
? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
配方是質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 30% 的三官能度單體 TMPTA，樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 67% 的雙官能度樹(shù)脂 LE-6702、三官能度樹(shù)脂 PUA3和六官能度樹(shù)脂 LE-6706，光引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 3% ，制備的芯片接觸角分別為 61°、58°和 51°，如圖 5、表 1 所示。不同樹(shù)脂成型的微流控芯片具有不同的接觸角，樹(shù)脂官能度越大，接觸角越小，這是因?yàn)椴煌倌芏葮?shù)脂中所含的官能團(tuán)不同，多官能度樹(shù)脂參與的反應(yīng)更利于生成親水基團(tuán)。
? ? ? ?實(shí)驗(yàn)四：光照強(qiáng)度對(duì)芯片接觸角的影響
? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
采用混合樹(shù)脂和單體的配方注射成型的微流控芯片接觸角均為 55°左右，如圖 6 所示，與單一樹(shù)脂及單一單體成型的微流控芯片相比，其接觸角變小，親水性得到一定的改善。因?yàn)椴煌膯误w和不同的樹(shù)脂中含氧基團(tuán)不同，在光引發(fā)劑的作用下，不同的含氧基團(tuán)會(huì)轉(zhuǎn)換為不同的親水基團(tuán)，從而增加微流控芯片的親水性。光照強(qiáng)度主要影響芯片的成型效率，改變光照強(qiáng)度，芯片接觸角基本不發(fā)生變化，即紫外光照強(qiáng)度對(duì)芯片親水性基本無(wú)影響。
? ? ? 實(shí)驗(yàn)五：光照時(shí)間對(duì)芯片接觸角的影響
? ? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
如圖 7 所示，在光照強(qiáng)度均為 1 875 MW/cm2時(shí)，紫外光分別照射 15、20 和 25 s 后得到的微流控芯片接觸角，分別為 68°、63°和 65. 5°。光照時(shí)間影響著配方中基團(tuán)的反應(yīng)程度，當(dāng)基團(tuán)完全反應(yīng)后，增加光照時(shí)間，對(duì)微流控芯片的接觸角無(wú)明顯影響。
? ? ?實(shí)驗(yàn)六：有機(jī)助劑對(duì)微流控芯片接觸角的影響
? ? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
? ? ? 上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影響光固化微流控芯片親水性的關(guān)鍵因素是材料配方，因此，通過(guò)添加有機(jī)助劑的方式可以改善芯片的親水性，有機(jī)助劑需具有一定的親水基團(tuán)，在溶液中能定向分布。按一定的比例加入到光固化料中后，助劑與光固化料中的大分子以化學(xué)鍵相連，形成一種極性結(jié)構(gòu)，改善了芯片的親水性。在樹(shù)脂為 LE-6702，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 70% ，單體為 TMPTA，質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30% 的光固化料配方中，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3% 的有機(jī)保濕劑和水性流平劑后，芯片的接觸角由 61°分別降到 53°和 17°，如圖 8 所示，加入水性流平劑后的芯片接觸角得到明顯改善，因?yàn)榱髌絼┰谠黾有酒砻鏄O性基團(tuán)的同時(shí)也降低了芯片的表面粗糙度，有效地改善了芯片親水性。
來(lái)源：羅錫丹,謝鵬程,何雪濤,康維嘉,賀建蕓.光固化微流控芯片的表面親水性能[J].塑料,2018,47(04):113-116.
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