專(zhuān)利名稱(chēng)：可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備及自修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備及自修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
金納米粒子具有所有納米微粒都具有的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，但金納米粒子最引人關(guān)注的性質(zhì)是局域表面等離子體子共振效應(yīng)(LSPR)。金納米粒子具有高度活躍的外層電子，當(dāng)光(電磁)波輻射到粒徑遠(yuǎn)小于其激發(fā)波長(zhǎng)的金屬納米粒子時(shí)，產(chǎn)生的表面等離子體波被限定在納米結(jié)構(gòu)的附近，當(dāng)入射光頻率與自由電子集體振蕩頻率相當(dāng)時(shí)則產(chǎn)生共振，被稱(chēng)為L(zhǎng)SPR?？梢詫⒔鸺{米粒子看成是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的自由電子組成的，當(dāng)金納米粒子表面受到入射光電磁波的作用時(shí)，原子核向正電區(qū)域移動(dòng)，而電子云向負(fù)電區(qū)域移動(dòng)，導(dǎo)致局部區(qū)域電子分布不均勻。而當(dāng)電子云遠(yuǎn)離核時(shí)，電子與核之間會(huì)產(chǎn)生庫(kù)侖引力，使電子向相反的方向移動(dòng)，從而導(dǎo)致電子在入射光電磁波的作用下產(chǎn)生縱向震蕩。當(dāng)電子的振蕩頻率與電磁波的振蕩頻率相等時(shí)，金納米粒子會(huì)對(duì)光產(chǎn)生強(qiáng)烈的LSPR吸收，這種能量會(huì)使金屬粒子表面升溫至幾百攝氏度乃至上千度，升溫狀況與粒子的尺寸，光源的頻率以及強(qiáng)度有直接關(guān)系并可以計(jì)算得出，并且納米粒子周?chē)幕w升溫情況也可以計(jì)算得出。由于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的合成、加工、制備器件相對(duì)容易，價(jià)格低廉，且具有相對(duì)較低的介電常數(shù)，因此被廣泛用于光纖材料和光電器件等領(lǐng)域。PMMA是一種具有優(yōu)良光學(xué)性能的光學(xué)材料，隨著光通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PMMA已經(jīng)成為集成光學(xué)、光波導(dǎo)器件的重要材料之一。相比較其他高聚物，它具有以下特點(diǎn):(I)PMMA高度透明、無(wú)毒無(wú)味，在所有的塑料中PMMA的透光性最好，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)92%，這種優(yōu)良的透光率即使在熱帶氣候曝曬多年也變化很小，具有很好的耐氣候老化性。(2) PMMA具有良好的光傳導(dǎo)性。對(duì)于表面極其光滑的線(xiàn)材，光線(xiàn)幾乎可以無(wú)損耗地在其內(nèi)部傳導(dǎo)前進(jìn)。PMMA是由MMA單體聚合而成的，它具有透明度高、物力機(jī)械性能均勻、加工性能優(yōu)異等特點(diǎn)。但是，聚甲基丙烯酸甲酯尚存在耐磨性差、機(jī)械強(qiáng)度不夠高的缺點(diǎn)，在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)裂紋以及破損現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決聚甲基丙烯酸甲酯在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)裂紋以及破損現(xiàn)象的問(wèn)題，而提供的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備及自修復(fù)方法?？勺孕迯?fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，具體是按照以下步驟制備的:一、將聚甲基丙烯 酸甲脂樹(shù)脂溶于三氯甲烷中，得到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為2% 6%的溶液；二、將粒徑為48nm 52nm的金納米粒子加入到步驟一得到的溶液中，混合均勻，得到金納米粒子質(zhì)量濃度為3.0xl(T3wt% 2.lxl(T2wt%的混合溶液；三、采用旋轉(zhuǎn)涂敷的方法將步驟二得到的混合溶液均勻覆蓋在硅基底上，旋轉(zhuǎn)涂敷時(shí)控制轉(zhuǎn)速為480rpm 520rpm,保持3s IOs,然后控制轉(zhuǎn)速為1800rpm 2200rpm,保持30s 60s，再控制轉(zhuǎn)速為3800rpm 4200rpm，保持45s 80s，再放在熱板上，在溫度為160°C 220°C條件下保持85s 95s，制得可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜?？勺孕迯?fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法按以下步驟進(jìn)行:將受損后的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜采用波長(zhǎng)為520nm 550nm、光強(qiáng)為5W/cm2 50ff/cm2的光源照射Imin 5min，完成受損聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)。本發(fā)明的有益效果是:1、建立了一種局部修復(fù)方法，可以做到準(zhǔn)確局部修復(fù)，最小修復(fù)尺寸可達(dá)到1_2，適用于修復(fù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的樹(shù)脂材料。2、本發(fā)明的光修復(fù)機(jī)理與以往的光修復(fù)有本質(zhì)上的區(qū)別，其原理為金納米粒子在光輻照下產(chǎn)生大量熱，修復(fù)樹(shù)脂的選擇范圍極大，具有更強(qiáng)的推廣性。3、本發(fā)明的修復(fù)方式所需光源的能量很小，因此可以做到遠(yuǎn)程修復(fù)，最遠(yuǎn)修復(fù)距離可以達(dá)到25m。4、金納米粒子的升溫是受光照驅(qū)動(dòng)的，這使得樹(shù)脂修復(fù)受環(huán)境的制約更小。特別是在特種環(huán)境下，用光修復(fù)方便靈活。本發(fā)明用于制備可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜及受損聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)。


圖1為實(shí)施例一制備的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損后的掃描電鏡圖；圖2為實(shí)施例一制備的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損處得到修復(fù)的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
之間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一:本實(shí)施方式可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，具體是按照以下步驟制備的:一、將聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂溶于三氯甲烷中，得到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為2% 6%的溶液；二、將粒徑為48nm 52nm的金納米粒子加入到步驟一得到的溶液中，混合均勻，得到金納米粒子質(zhì)量 濃度為3.0xl(T3wt% 2.lxl(T2wt%的混合溶液；三、采用旋轉(zhuǎn)涂敷的方法將步驟二得到的混合溶液均勻覆蓋在硅基底上，旋轉(zhuǎn)涂敷時(shí)控制轉(zhuǎn)速為480rpm 520rpm,保持3s IOs,然后控制轉(zhuǎn)速為1800rpm 2200rpm,保持30s 60s，再控制轉(zhuǎn)速為3800rpm 4200rpm，保持45s 80s，再放在熱板上，在溫度為160°C 220°C條件下保持85s 95s，制得可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜。
具體實(shí)施方式
二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是:步驟一中到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為3% 4%。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是:步驟二中金納米粒子質(zhì)量濃度為9.0xl0^3wt% 2.0xl0_2Wt%。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是:步驟三中在溫度為180°C 200°C條件下保持88s 92s。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五:具體實(shí)施方式
一所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法按以下步驟進(jìn)行:將受損后的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜采用波長(zhǎng)為520nm 550nm、光強(qiáng)為5W/cm2 50W/cm2的光源照射Imin 5min,完成受損聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)。
本實(shí)施方式的有益效果是:
1、建立了一種局部修復(fù)方法，可以做到準(zhǔn)確局部修復(fù)，最小修復(fù)尺寸可達(dá)到1_2，適用于修復(fù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的樹(shù)脂材料。
2、本實(shí)施方式的光修復(fù)機(jī)理與以往的光修復(fù)有本質(zhì)上的區(qū)別，其原理為金納米粒子在光輻照下產(chǎn)生大量熱，修復(fù)樹(shù)脂的選擇范圍極大，具有更強(qiáng)的推廣性。
3、本實(shí)施方式的修復(fù)方式所需光源的能量很小，因此可以做到遠(yuǎn)程修復(fù)，最遠(yuǎn)修復(fù)距離可以達(dá)到25m。
4、金納米粒子的升溫是受光照驅(qū)動(dòng)的，這使得樹(shù)脂修復(fù)受環(huán)境的制約更小。特別是在特種環(huán)境下，用光修復(fù)方便靈活。
具體實(shí)施方式
六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五不同的是:照射光源波長(zhǎng)為530nm 540nm。其它與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五或六不同的是:照射光源波長(zhǎng)為532nm。其它與具體實(shí)施方式
五或六相同。
具體實(shí)施方式
八:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五至七之一不同的是:照射光源光強(qiáng)為10W/cm2 40W/cm2。其它與具體實(shí)施方式
五至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五至八之一不同的是:照射光源光強(qiáng)為15W/cm2。其它與具體實(shí)施方式
五至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五至九之一不同的是:照射光源照射2min 3min。其它與具體實(shí)施方式
五至九之一相同。
采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
實(shí)施例一:
本實(shí)施例可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，具體是按照以下步驟制備的:
一、將聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂溶于三氯甲烷中，得到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為4%的溶液；
二、將粒徑為50nm的金納米粒子加入到步驟一得到的溶液中，混合均勻，得到金納米粒子質(zhì)量濃度為9.4xl0^3wt%的混合溶液；
三、采用旋轉(zhuǎn)涂敷的方法將步驟二得到的混合溶液均勻覆蓋在硅基底上，旋轉(zhuǎn)涂敷時(shí)控制轉(zhuǎn)速為500rpm，保持5s，然后控制轉(zhuǎn)速為2000rpm，保持45s，再控制轉(zhuǎn)速為4000rpm，保持60s，再放在熱板上，在溫度為180°C條件下保持90s，制得可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜。
上述可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損后，采用波長(zhǎng)為532nm、光強(qiáng)為15ff/cm2的光源照射3min，該自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損處得到修復(fù)。
本實(shí)施例制備的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損后的掃描電鏡圖如圖1所示，該自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜受損處得到修復(fù)的掃描電鏡圖如圖2所示。
權(quán)利要求
1.可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，其特征在于該方法具體是按照以下步驟制備的: 一、將聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂溶于三氯甲烷中，得到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為2% 6%的溶液； 二、將粒徑為48nm 52nm的金納米粒子加入到步驟一得到的溶液中，混合均勻，得到金納米粒子質(zhì)量濃度為3.0xl(T3wt% 2.lxl(T2wt%的混合溶液； 三、采用旋轉(zhuǎn)涂敷的方法將步驟二得到的混合溶液均勻覆蓋在硅基底上，旋轉(zhuǎn)涂敷時(shí)控制轉(zhuǎn)速為480rpm 520rpm，保持3s 10s，然后控制轉(zhuǎn)速為1800rpm 2200rpm，保持30s 60s，再控制轉(zhuǎn)速為3800rpm 4200rpm，保持45s 80s，再放在熱板上，在溫度為160°C 220°C條件下保持85s 95s，制得可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，其特征在于步驟一中到聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂質(zhì)量濃度為3% 4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，其特征在于步驟二中金納米粒子質(zhì)量濃度為9.0xl(T3wt% 2.0xl(T2wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備方法，其特征在于步驟三中在溫度為180°C 200°C條件下保持88s 92s。
5.如權(quán)利要求1制備的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于該自修復(fù)方法按以下步驟進(jìn)行:將受損后的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜采用波長(zhǎng)為520nm 550nm、光強(qiáng)為5W/cm2 50W/cm2的光源照射Imin 5min,完成受損聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5 所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于照射光源波長(zhǎng)為530nm 540nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于照射光源波長(zhǎng)為532nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于照射光源光強(qiáng)為10W/cm2 40W/cm2。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于照射光源光強(qiáng)為15W/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)方法，其特征在于照射光源照射2min 3min。
全文摘要
可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備及自修復(fù)方法，本發(fā)明涉及聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的制備及自修復(fù)方法。本發(fā)明是要解決聚甲基丙烯酸甲酯在使用過(guò)程中極易出現(xiàn)裂紋以及破損現(xiàn)象的問(wèn)題。方法一、制備聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂溶液；二、制備金納米粒子/聚甲基丙烯酸甲脂混合溶液；三、制得可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜。本發(fā)明修復(fù)樹(shù)脂的選擇范圍大，具有更強(qiáng)的推廣性。本發(fā)明用于制備可自修復(fù)的聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜及受損聚甲基丙烯酸甲脂樹(shù)脂薄膜的自修復(fù)。
文檔編號(hào)C08J5/18GK103159969SQ20131007934
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者王榮國(guó), 郝立峰, 曹振興, 王琪, 劉文博, 矯維成, 楊帆, 徐忠海, 張劍光, 赫曉東 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)