一种抗污染涂层材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗污染涂层材料的制备方法，通过盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液条件下自发氧化形成PDA溶液，PDA表面带有大量的酚羟基，利用微量的浓硫酸催化DMS，接枝缩聚快速制备出DMS溶液，将不同基底材料通过浸泡法或旋涂法，使得DMS能够和PDA的酚羟基相互作用，得到PDA&DMS抗污涂层材料；制备方法简单，不需要采用抗生素、杀菌剂、银纳米颗粒等，对环境无污染。同时PDA&DMS涂层还有具有优异的抗凝血性能，血液能在其表面很好的滑动且无明显的血渍残留，有很好的抗污效果。并且在物理破坏和化学破坏的作用下，该抗污涂层还能保持较好的抗污性能，体现出了PDA&DMS涂层优异具有良好的物理化学稳定性，有着广阔的应用前景。

A preparation method of anti-pollution coating material

The invention discloses a preparation method of anti-pollution coating material. PDA solution is formed by the spontaneous oxidation of dopamine hydrochloride in alkaline buffer solution. The surface of PDA contains a large number of phenolic hydroxyl groups. DMS solution is rapidly prepared by graft polycondensation catalyzed by trace concentrated sulfuric acid, and DMS can interact with phenolic hydroxyl groups of PDA through immersion or spin coating method. PDA-DMS anti-fouling coating material is obtained by using this method. The preparation method is simple and does not need to use antibiotics, fungicides, silver nanoparticles and so on. It has no pollution to the environment. At the same time, PDA-DMS coating also has excellent anti-coagulation performance, blood can slide well on its surface without obvious blood stain residue, and has a good anti-fouling effect. Moreover, under the action of physical and chemical damage, the anti-fouling coating can also maintain good anti-fouling performance, reflecting the excellent physical and chemical stability of PDA-DMS coating, which has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种抗污染涂层材料的制备方法
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种抗污染涂层材料的制备方法。
技术介绍
抗污材料广泛地应用于各领域，如医疗的外科设备及防护服装、医用人体植入物、生物传感器、纺织品、食品包装及储存、水净化系统、军事和商业航运及海洋监测等。防治生物污损是通过降低生物在材料基底表面的吸附性、直接将生物降解或对材料表面改性。相关技术中，一是通过改变材料表面的微观结构或化学成分，以添加抗生素、杀菌剂、季铵盐或原位沉积纳米银颗粒实现；二是使用大型机械设备、人工进行物理性清除，同时使用含重金属或有机杀菌剂的有毒防污涂料。这些方法虽然能够成功地控制生物污损，但大量的抗生素、杀菌剂、银纳米颗粒大大的加大了防污成本，并且对水环境会造成严重的不利影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种不需要采用抗生素、杀菌剂、银纳米颗粒的在基底材料上可形成稳定不易脱落的混合抗污涂层，从而达到生物抗污效果的抗污染涂层的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用的技术方案是，一种抗污染涂层材料的制备方法，盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液下氧化形成聚多巴胺(PDA)溶液；采用浓硫酸催化二甲基二甲氧基硅烷得到聚二甲基二甲氧基硅烷(DMS)溶液；通过浸泡或旋涂将聚多巴胺涂覆在经预处理的基底材料上，然后通过浸泡或旋涂将聚二甲基二甲氧基硅烷涂覆在聚多巴胺表面得到抗污染涂层材料；其中，所述盐酸多巴胺可采用具有羟基官能团性能的化合物替代。优选地，所述抗污染涂层材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)配制三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液，取适量的盐酸多巴胺溶于所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液中，振荡摇匀得到聚多巴胺溶液；(2)取适量的二甲基二甲氧基硅烷于异丙醇溶液中，加入浓硫酸搅拌得到聚二甲基二甲氧基硅烷溶液；(3)对基底材料表面预处理；(4)采用浸泡或旋涂法，现将所述聚多巴胺溶液中的聚多巴胺涂覆在所述基底材料表面，然后将聚二甲基二甲氧基硅烷溶液中的聚二甲基二甲氧基硅烷涂覆在所述聚多巴胺上得到PDA&DMS涂层体系。优选地，所述步骤(1)中，三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液的浓度为8～12mmol/L，pH值为8.45～8.55；振荡时间为1～4h，聚多巴胺溶液的浓度为2～2.5g/L。优选地，所述步骤(2)中，聚二甲基二甲氧基硅烷溶液的浓度为60～100g/L。优选地，所述步骤(3)中，将基底材料超声清洗后采用惰性气体吹干，再用无水乙醇超声洗涤，采用惰性气体吹干得到预处理后的基底材料。优选地，所述步骤(4)中，浸泡法是将聚多巴胺涂覆在基底材料表面，然后将聚二甲基二甲氧基硅烷通过浸泡涂覆在聚多巴胺的表面得到PDA&DMS抗污涂层体系。优选地，所述步骤(4)中，基底材料的表面粗糙度在纳米级以下采用旋涂法将聚多巴胺涂覆在基底材料表面，然后将聚二甲基二甲氧基硅烷通过旋涂涂覆在聚多巴胺的表面得到PDA&DMS抗污涂层体系。与相关技术比较，本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的抗污染涂层材料的制备方法，通过盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液条件下自发氧化形成PDA溶液，聚多巴胺带有大量的酚羟基，利用微量的浓硫酸催化DMS，接枝缩聚快速制备出DMS溶液，将不同基底材料通过浸泡法或旋涂法，使得DMS能够和酚羟基相互作用，得到PDA&DMS抗污涂层材料；制备方法简单，不需要采用抗生素、杀菌剂、银纳米颗粒等，对环境无污染。附图说明图1是本专利技术实施例制备的在硅片基底上的PDA&DMS涂层的SEM示意图；图2a是本专利技术实施例制备的未涂层的硅片基底EDS能谱图片；图2b是本专利技术实施例制备的硅片基底上涂覆PDA涂层的EDS能谱图片；图2c是本专利技术实施例制备的硅片基底上涂覆DMS涂层的EDS能谱图片；图2d是本专利技术实施例制备的硅片基底上涂覆PDA&DMS涂层的EDS能谱图片；图3是本专利技术实施例制备的在硅片基底上的PDA&DMS涂层材料经过破坏后的抗污性能稳定性示意图；图4是本专利技术实施例制备的在硅片基底上旋涂不同层数DMS涂层水和血液的滑动示意图；图5是本专利技术实施例制备的在硅片基底上旋涂不同层数PDA&DMS涂层水与血液的滑动示意图；图6是本专利技术实施例制备的在铝片基底上的PDA&DMS涂层的SEM示意图；图7是本专利技术实施例制备的铝片基底上涂覆PDA&DMS涂层的EDS能谱图片；图8是本专利技术实施例制备的玻璃基底上的PDA&DMS涂层与未处理玻璃的抗污性能比较示意图；图9是本专利技术实施例制备的在玻璃基底上的PDA&DMS涂层的SEM示意图；图10是本专利技术实施例制备的玻璃基底上涂覆PDA&DMS涂层的EDS能谱图片；图11是本专利技术实施例制备的在玻璃基底上旋涂不同层数DMS涂层水和血液的滑动示意图；图12是本专利技术实施例制备的在玻璃基底上旋涂不同层数PDA&DMS涂层水与血液的滑动示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。实施例一本专利技术的实施例提供了一种抗污染涂层材料的制备方法，盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液下氧化形成聚多巴胺(PDA)溶液；采用浓硫酸催化二甲基二甲氧基硅烷得到聚二甲基二甲氧基硅烷(DMS)溶液；通过浸泡或旋涂法将聚多巴胺涂覆在经预处理的基底材料上，然后通过浸泡或旋涂将聚二甲基二甲氧基硅烷涂覆在聚多巴胺表面得到抗污染涂层材料；其中，所述盐酸多巴胺可采用具有羟基官能团性能的化合物替代。DMS可和羟基性质相近的官能团相互作用，从而改变材料的性质，例如单宁酸、纤维蛋白、蚕丝蛋白、多巴胺衍生物、含有羟基的高分子材料等物质都含有羟基或是和羟基性质相近的官能团，因此DMS的抗污涂层的应用范围广阔；PDA具有很好的粘附性，可在基底材料表面上形成稳定的PDA&DMS抗污涂层，本专利技术实施例的方法制备的PDA&DMS涂层在光滑或相对粗糙的表面、无活化的材料表面均具备优异的表面涂覆改性的特性，对材料表面的润湿性、滑动性有显著影响，大大的提高了涂层表面的抗污性能。进一步地，所述抗污染涂层材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)配制三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液，取适量的盐酸多巴胺溶于所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液中，振荡摇匀得到聚多巴胺溶液；三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液的浓度为8～12mmol/L，pH值为8.45～8.55；振荡时间为1～4h，聚多巴胺溶液的浓度为2～2.5g/L；(2)取适量的二甲基二甲氧基硅烷于异丙醇中，加入浓硫酸搅拌得到聚二甲基二甲氧基硅烷溶液；聚二甲基二甲氧基硅烷溶液的浓度为60～100g/L；(3)对基底材料表面预处理；具体地，将基底材料超声清洗后采用惰性气体吹干，再用无水乙醇超声洗涤，采用惰性气体吹干得到预处理后的基底材料；(4)将所述聚多巴胺溶液中的聚多巴胺通过浸泡或旋涂法涂覆在所述基底材料表面，然后将聚二甲基二甲氧基硅烷溶液中的聚二甲基二甲氧基硅烷通过浸泡或旋涂法涂覆在所述聚多巴胺上得到PDA&DMS涂层体系。其中，浸泡法适用于所有的基底材料，通常在制备过程中，基底材料的表面粗糙度在纳米级以上，如微米级时采用浸泡法，将聚多巴胺通过浸泡涂覆在基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗污染涂层材料的制备方法，其特征是，盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液下氧化形成聚多巴胺溶液；采用浓硫酸催化二甲基二甲氧基硅烷得到聚二甲基二甲氧基硅烷溶液；通过浸泡或旋涂将聚多巴胺涂覆在经预处理的基底材料上，然后通过浸泡或旋涂将聚二甲基二甲氧基硅烷涂覆在聚多巴胺表面得到抗污染涂层材料；其中，所述盐酸多巴胺可采用具有羟基官能团性能的化合物替代。

【技术特征摘要】
1.一种抗污染涂层材料的制备方法，其特征是，盐酸多巴胺在碱性缓冲溶液下氧化形成聚多巴胺溶液；采用浓硫酸催化二甲基二甲氧基硅烷得到聚二甲基二甲氧基硅烷溶液；通过浸泡或旋涂将聚多巴胺涂覆在经预处理的基底材料上，然后通过浸泡或旋涂将聚二甲基二甲氧基硅烷涂覆在聚多巴胺表面得到抗污染涂层材料；其中，所述盐酸多巴胺可采用具有羟基官能团性能的化合物替代。2.根据权利要求1所述的一种抗污染涂层材料的制备方法，其特征是，所述抗污染涂层材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)配制三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液，取适量的盐酸多巴胺溶于所述三(羟甲基)氨基甲烷缓冲溶液中，振荡摇匀得到聚多巴胺溶液；(2)取适量的二甲基二甲氧基硅烷于异丙醇中，加入浓硫酸搅拌得到聚二甲基二甲氧基硅烷溶液；(3)对基底材料表面预处理；(4)将所述聚多巴胺溶液中的聚多巴胺通过浸泡或旋涂法涂覆在所述基底材料表面，然后将聚二甲基二甲氧基硅烷溶液中的聚二甲基二甲氧基硅烷通过浸泡或旋涂法涂覆在所述聚多巴胺上得到PDA&DMS涂层体系。3.根据权利要求2所述的一种抗污染涂层材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏程，王大贵，夏帆，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42