分分PK10

光固化微流控芯片的表面亲水性能

1，应用领域：微流控芯片

2，测试方法：座滴法

3，测试样品名称：不同组⊙分组成的微流控芯片（将光固化树脂、单体、光引发剂按一定的比例混合，再充分搅拌; 然后放入真空烘箱中抽真空，消除夹带气泡; 其次，利用自制的紫外光固化注射成型装置成型微流控基片，）

4，测接触角实验过程

? ?实验一：材料配方对微流控芯片接触【角的影响---单体含量对芯片接触角的影响

? ?实验结果：

? ?

图 3 为各配方中单体含量分别为 1 ～ 5 不同质量分数的芯片接触角情况，树脂为 LE-6702，光引发剂○质量分数为 3% ，结合EOEOEA 单体和 TPGDA 单体，随单体含量的变化芯片接触↓角分别为 65° ～ 71°和 61. 5° ～ 67. 5°，这说明微流控芯片单体含量不同时，亲水性也不同，但变化范围不大，即配方中单体含量对芯片接触角的影响并不明显。这是因为发生聚合反应时，同一种含氧基团生成亲水︻基团的能力有限，增※加单体含量，可使含氧基团数量增多，但无法全部生成亲水基团，因此改变单体含量，微流控芯片的接触角变化较小。

? ? 实验二：材料配方对微流控芯片接触角的影响---单体种类对芯片接触角的影响

实验结果：

图 4 所示是在单体质量分数均为 30% ，单体种类分别为单官能度 EOEOEA、双官能度 TPGDA 和三官能度 TMPTA 的情况下所成型的微流控芯片接触角。单官能度单体得到的微流控芯片接触角较大，为 70°，双官能度单体和三官能度单体制备的微流控芯片接触角分别为 61. 5°和 61°，其中，EOEOEA 单体的含氧基团较少，发生聚合反应后，生成的亲水基团少，芯片亲水性较差。由此可知，在单体※质量分数一定时，单体种类对芯片接触角有一定影响。

? ? 实验三：材料配方对微流控芯片接触角的影响---树脂种类对芯片接触角的影响

? ? 实验结果：

配方是质量分数均为 30% 的三〗官能度单体 TMPTA，树脂质量分数均为 67% 的双官能度树脂 LE-6702、三官能度树脂 PUA3和六官能度树脂 LE-6706，光引发剂质量分数均为＠ 3% ，制备的芯片接触角分别为 61°、58°和 51°，如图 5、表 1 所示。不同树脂成型的微流控芯片具有不同的接触角，树脂官能度越大，接触角越小，这是因为不同官能度树脂中所含的官能团不同，多官能度树脂参与的反应更利于生成亲水基团。

? ? ? ?实验四：光照强度对芯片接触角的影响

? ?实验结果：

采用混合树脂和单体的配方注射成型的微流控芯片接触角均为 55°左右，如图 6 所示，与单一树脂及单一单体成型的微流控芯片相比，其接触角变小，亲水性得到一定的改善。因为不同的单体和不同的树脂中含氧基团不同，在光引发剂的作用下，不同的含氧基团会转换为不同的亲水基团，从而增加微流控芯片的亲水性。光照强度主要影响芯片的成▲型效率，改变光照强度，芯片接触角基本不发生变化，即紫外光照强度对芯片亲水性基本无影响。

? ? ? 实验五：光照时间对芯片『接触角的影响

? ? ? 实验结果：

如图 7 所示，在光照强度均◥为 1 875 MW/cm2时，紫外光分别照射 15、20 和 25 s 后得到的微流控芯片接触角，分别为 68°、63°和 65. 5°。光照时间影响着配方中基团的反应程度，当基团完▓全反应后，增加光照时间，对微流控芯片的接触角无明显影响。

? ? ?实验六：有机助剂对微流控芯片接触角的影响

? ? ?实验结果：

? ? ? 上述实验结果表明，影响光固化微流≡控芯片亲水性的关键因素是材料配方，因此，通过添加有机助剂的方式可以改善芯片的亲水性，有机∮助剂需具有一定的亲水基团，在溶液中能定向分布。按一定的比例加入到光固化料中后，助剂与光固化料中的大分子以化学键相连，形成一种极性结构，改善了芯片的亲◢水性。在树脂为 LE-6702，质量分数 70% ，单体为 TMPTA，质量分数 30% 的光固化料配方中，分别加入质量分数为 3% 的有机保湿剂和水性流平剂后，芯片的接触╳角由 61°分别降到 53°和 17°，如图 8 所示，加入水性流平剂后的芯片接触角得到明显改善，因为流平剂∩在增加芯片表面极性基团的同时也降低了芯片的表面粗糙度，有效地改善♂了芯片亲水性。

来源：罗锡丹,谢鹏程,何雪涛,康维嘉,贺建芸.光固化微流控芯片的表面亲水性能[J].塑料,2018,47(04):113-116.