一种表面修饰聚多巴胺膜的基材及其制备方法与流程

本发明属于材料制备领域，涉及一种表面修饰聚多巴胺膜的基材及其制备方法。

背景技术：

多巴胺是一种儿茶酚胺类生物神经递质，能作为治疗帕金森病的药物，它正式的化学名称为“3,4-二羟基苯基乙胺”，几乎可以沉积在任何物质表面，并能对其表面进行改性，而且能与氨基、巯基、金属离子等官能团反应，所以让多巴胺在材料表面聚合成膜不仅能让材料表面具有由聚多巴胺(pda)带来的仿生特性，而且pda的反应活性还可以给材料表面的二次修饰提供理想的平台。这种以多巴胺为原料的表面修饰方法不仅简单、环保而且具有适用性广的特点，在生物、医学、材料、环保等各个领域都有很好的应用前景。多巴胺可以氧化自聚合而生成聚多巴胺，不仅可以利用其优异的粘附能力对材料表面进行修饰，还可以利用将经多巴胺改性的材料经过二次修饰改善其在溶液中的分散性和其表面的润湿性，增强膜与基材的附着力等。将基底材料置于溶液中，多巴胺在基底材料表面自聚合，形成表面附着有聚多巴胺的改性基底材料，可以提高材料的性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种表面修饰聚多巴胺膜的基材以及一种在基材表面修饰聚多巴胺膜的方法，该方法工艺过程简单、易控，成本低廉，可重复性强，纯度高，该产品可广泛应用于化学、生物、医学、环保等技术领域。

本发明所提供的技术方案如下：

一种表面修饰聚多巴胺膜的基材的制备方法，包括以下步骤：将三羟甲基氨基甲烷溶于水中，调节其ph至8～8.5；然后加入多巴胺盐酸盐，搅拌反应4-10h，待其静置分层，分离出上层清液，在氮气保护下将洁净的基材置于上层清液中，室温遮光静置20～30h，然后取出基材真空干燥6～8h，即得到表面修饰聚多巴胺膜的基材；其中，三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的摩尔比为1:1～2。

三羟甲基氨基甲烷在水中的浓度为10mm。

所述的洁净的基材通过以下方式得到：将所述的洁净的基材通过以下方式制备得到：将基材依次用丙酮、乙醇以及去离子水进行超声清洗；然后将基材放入浓硝酸、氟化铵、尿素的混合溶液中进行清洗，直至基材表面洁净；最后取出基材用去离子水将残留液体冲洗干净，即成。

一种表面修饰聚多巴胺膜的基材，通过上述制备方法制备得到。

上述表面修饰聚多巴胺膜的基材在涂料领域的应用。

本发明具有以下优点和有益效果：

本发明工艺过程简单，易控，成本低廉，制备的聚多巴胺膜具有超强的万能黏附和防水黏附性能，聚多巴胺膜能与氨基、巯基、金属离子等官能团反应，能够很好地改善材料表面的性能，其反应活性给材料表面的二次修饰提供了理想的平台。

附图说明

图1为未反应的多巴胺盐酸盐的红外光谱图。

图2为多巴胺盐酸盐反应后生成的聚多巴胺样品的红外光谱图。

图3为聚多巴胺膜修饰前后的基材表面张力对比图；其中，图3(a)为实施例1中聚多巴胺膜修饰前的玻璃片；图3(b)为实施例1中聚多巴胺膜修饰后的玻璃片；图3(c)为实施例2中聚多巴胺膜修饰前的不锈钢片；图3(d)为实施例2中聚多巴胺膜修饰后的不锈钢片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

(1)玻璃片的预处理

取10mm×20mm的长方形玻璃片，分别用丙酮、乙醇以及去离子水进行超声清洗，每次超声5min；随后将玻璃片放入浓硝酸、氟化铵、尿素的混合溶液中进行清洗，直至玻璃片表面洁净；最后取出玻璃片用去离子水将残留液体冲洗干净，放入无水乙醇中封存备用。

(2)三羟甲基氨基甲烷溶液的制备

向盛有100ml去离子水的烧杯中加入0.1214g三羟甲基氨基甲烷，搅拌使其充分溶解，将反应温度保持在20℃，直至三羟甲基氨基甲烷完全溶解，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。

(3)环境调节

通过雷磁精密ph计测定三羟甲基氨基甲烷溶液的ph值，通过滴加盐酸调节ph至目标值8.5，再将三羟甲基氨基甲烷溶液倒入到四口烧瓶中，将温度保持在20℃。

(4)聚多巴胺溶液的制备

将0.2g多巴胺盐酸盐加入调节好ph值的三羟甲基氨基甲烷溶液中，开启搅拌器使其充分混合，反应6小时后将液体倒入塑料杯中，密封保存待其静置分层，下层因多巴胺聚合团聚生成黑色沉淀物，将上层清液倒入洁净的塑料杯中封存。

(5)聚多巴胺在材料表面的附着反应

取出已处理好的洁净玻璃片，烘干后，在氮气保护下用镊子将玻璃片浸入上层清液中，保持温度20℃，遮光静置24h，取出玻璃片，真空干燥6h，即得到表面修饰聚多巴胺膜的玻璃片。

(6)聚多巴胺溶液的后处理

取少量分层后的上层清液稀释，并用超声波清洗器震荡超声分散。将剩余溶液用旋转蒸发器浓缩至约20ml，再将浓缩液用真空抽滤的方式过滤，再将过滤所得固体经过真空干燥，进行红外测试，测得产品为聚多巴胺。

实施例2

(1)不锈钢片的预处理

将不锈钢裁剪成10mm×20mm的长方形，依次用丙酮、乙醇以及去离子水进行超声清洗，每次超声5min；随后将玻璃片置于浓硝酸、氟化铵、尿素的混合溶液中进行清洗，直至玻璃片表面洁净；最后取出玻璃片用去离子水将残留液体冲洗干净，放入无水乙醇中封存备用。(2)三羟甲基氨基甲烷溶液的制备

向盛有100ml去离子水的烧杯中加入0.1214g三羟甲基氨基甲烷，搅拌使其充分溶解，将反应温度保持在20℃，直至三羟甲基氨基甲烷完全溶解，得到三羟甲基氨基甲烷溶液。

(3)环境调节

通过雷磁精密ph计测定三羟甲基氨基甲烷溶液的ph值，通过滴加盐酸调节ph至目标值8.0，再将三羟甲基氨基甲烷溶液倒入到四口烧瓶中，将温度保持在20℃。

(4)聚多巴胺溶液的制备

将0.4g的多巴胺盐酸盐加入调节好ph值的三羟甲基氨基甲烷溶液中，开启搅拌器使其充分混合，反应6小时后将液体倒入塑料杯中，密封保存待其静置分层，下层因多巴胺聚合团聚，生成黑色沉淀物，将上层清液倒出至洁净的塑料杯中封存。

(5)聚多巴胺在材料表面的附着反应

取出已处理好的洁净玻璃片，烘干后，在氮气保护下用镊子将玻璃片浸入上层清液中，保持温度20℃，遮光静置30h，取出玻璃片，真空干燥8h，即得到表面修饰聚多巴胺膜的玻璃片。

(6)聚多巴胺溶液的后处理

取少量分层后的上层清液稀释，并用超声波清洗器震荡超声分散。将剩余溶液用旋转蒸发器浓缩至约20ml，再将浓缩液用真空抽滤的方式过滤，再将过滤所得固体经过真空干燥，进行红外测试，测得产品为聚多巴胺。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种表面修饰聚多巴胺膜的基材及其制备方法，将三羟甲基氨基甲烷溶于水中，调节其pH至8～8.5；然后加入多巴胺盐酸盐，搅拌反应4‑10h，待其静置分层，分离出上层清液，在氮气保护下将洁净的基材插入上层清液中，室温遮光静置20～30h，然后取出基材真空干燥6～8h，即得到表面修饰聚多巴胺膜的基材；其中，三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的摩尔比为1:1～2。本发明工艺过程简单，易控，成本低廉，制备的聚多巴胺膜具有超强的万能黏附和防水黏附性能，聚多巴胺膜能与氨基、巯基、金属离子等官能团反应，能够很好地改善材料表面的性能，其反应活性给材料表面的二次修饰提供了理想的平台。

技术研发人员：魏铭;邹礼
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2017.07.06
技术公布日：2017.11.24