一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法技术

一种可以修饰在疏水材料表面上的超亲水涂层。它是通过层层组装的方式直接修饰于疏水性材料的表面。该超亲水涂层接触角小于10°，修饰在疏水材料表面后可使其获得亲水性能并具有良好通透性。所制备的超亲水涂层操作简便，制得后可应用于光学仪器或材料中，且不影响其光学性能，并获得亲水性。

A method of directly modifying super hydrophilic coating on hydrophobic materials

【技术实现步骤摘要】
一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法
：本专利技术属于高分子化学领域，涉及一种于疏水材料表面通过层层组装的方式制备超亲水涂层的方法。
技术介绍
：塑料是人们日常生活中不可或缺的材料，但是塑料表面不具备亲水性，所以当塑料膜两面具有一定温差时，蒸汽就会在膜表面形成微小的水珠，影响塑料薄膜的通透性，这在实际的应用具有一定的影响。超亲水涂层是指水滴在表面接触角小于10°的涂层，此时，水极易在其表面形成水膜，具有极高的自清洁能力。目前我国超亲水涂层材料正在蓬勃发展，如何在疏水材料表面制得亲水涂层具有重要的研究意义。普通的酸催化的溶胶-凝胶技术制备的超亲水薄膜具有良好的耐磨性，且有利于工业大量进行生产，对于人们日常使用具有一定的辅助性，但是其通透率较低，在光学材料中的应用不够理想。由于现存聚乙烯薄膜均不具备超亲水性能，因此需要使用一种简单的方法直接对其表面进行修饰。中国专利201210211738.3介绍了一种以酸催化的溶胶——凝胶法制作的高强度增透亲水涂层，制备时所需工具较少且材料简单，通过加入了表面活性剂获得了实心纳米球型SiO2，进而获得了具有良好通透性的超亲水薄膜。但是在其制备过程中，需要使用惰性气体将玻璃片进行风干，且需要对经过预固化处理的玻璃片在马弗炉中进行快速的淬火，而这些提高了制作成本与操作难度。中国专利200510024941.X公开了一种以三氧化钛为前驱体的二氧化钛超亲水涂层的制备方法，以三氧化钛为前驱体制备二氧化钛水胶体，并将其覆盖在载体表面。该方法处理时间较短，光催化活性高，涂层稳定，具有良好的光催化性，缺点是原料价格较高，在晾干涂层时需要特殊光源辐射，涂层亲水性能不够理想。
技术实现思路
：为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法。本专利技术有关缩写的中文名称：bPEI为支化聚乙烯亚胺，PAA为聚丙烯酸，EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，PBS为磷酸盐缓冲液。本专利技术提供的一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，步骤和条件如下：(1)阳离子构筑基元A-C溶液的制备室温下，将0.01–1gA溶解在10–100mL去离子水中，调节溶液的pH为7.0–13.0，得到A溶液。将0.01–1gC在10–100mL去离子水中，然后加入0.01–1gEDC，反应1–48h。最后将第一步制得的A溶液加入第二步制得溶液中，反应1–48h，即可制得阳离子构筑基元A-C溶液。所述的A为分子链中含有氨基的水溶性高分子，优选的A是bPEI、PAH、CHI或PDDA，分子量为2.5×105–7.5×105；所述的C为分子中含有羧基的儿茶酚类物质。(2)阴离子构筑基元B-D溶液的制备室温下，将0.01–1gB溶解在10–100mL、pH为5.7–8.0、浓度为0.01–0.2moL/L的PBS中，调节溶液的pH为5.0–10.0，然后加入0.01–10gEDC。反应1–48h。最后将0.01–10gD加入上述溶液，反应1–48h即可制得B-D溶液。所述的B为分子链中含有羧基的水溶性高分子，优选的B为PAA、HA，B的分子量为1.0×105–3.0×106；所述的D为分子中含有氨基的儿茶酚类物质。(3)超亲水涂层的制备1)疏水材料基底的处理室温下，用无水乙醇将材料表面擦拭干净，优选的疏水材料为聚乙烯(PE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)。所选用的疏水材料可以是任意形状。2)沉积有不同周期的超亲水涂层的制备室温下，将处理过的基底依次在A-C和B-D溶液中进行交替沉积，分别沉积0.1–10h，作为一个沉积周期，重复n个周期，得到(A-C/B-D)*n涂层，所述n为自然数。有益效果：本专利技术提供了一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，包括疏水材料的处理，接枝有儿茶酚基团的溶液的制备，利用交替沉积的方法在疏水材料表面制备了超亲水涂层。通过调节沉积周期可制得接触角为0°，即完全亲水的涂层。本专利技术所制备的亲水涂层不受疏水材料的形状、大小限制，对于平面以及曲面等不规则表面均可进行亲水涂层的附着。本专利技术的原料易得，工艺简单，溶剂为水，条件温和环保。附图说明：图1为本专利技术制备的超亲水涂层。具体实施方式以下通过一些实例来进一步阐明本专利技术的具体实施和结果，而不是要用这些实例来限制本专利技术。实施例1：一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，所述的涂层为(bPEI-C/PAA-D)，A为bPEI，B为PAA，C为3,4-二羟基丙酸，D为多巴胺，制备的步骤和条件如下：(1)bPEI-C溶液的制备室温下，将0.4g分子量为2.5×105的bPEI溶解在50mL去离子水中，溶液的pH不调，得到bPEI溶液。将0.04g3,4-二羟基丙酸溶解在50mL去离子水中，然后加入0.0717gEDC，反应3h。最后将第一步制得的bPEI溶液加入第二步制得溶液中，反应3h，制得bPEI-C溶液。(2)PAA-D溶液的制备室温下，将0.1416g分子量为1.0×105的PAA溶解在100mL、pH为6.0，浓度为0.01moL/L的PBS中，调节溶液的pH为7.0，然后加入0.129gEDC。反应3h。最后将0.158g多巴胺加入上述溶液中，反应3h制得PAA-D溶液。(3)超亲水涂层的制备1)沉积有不同周期的超亲水涂层的制备室温下，将处理过的长方形LLDPE依次在bPEI-C和PAA-D溶液中进行交替沉积，分别沉积0.5h，作为一个沉积周期，重复4个周期，得到(bPEI-C/PAA-D)*4涂层。用DSA100的液滴形状分析仪进行接触角测量，测得上述沉积有(bPEI-C/PAA-D)*4涂层的长方形的LLDPE的接触角为0°，即完全亲水。实施例2一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，所述的涂层为(bPEI-C/PAA-D)，A为bPEI，B为PAA，C为3,4-二羟基丙酸，D为多巴胺，制备的步骤和条件如下：(1)bPEI-C溶液的制备室温下，将0.4gbPEI溶解在50mL去离子水中，溶液的pH不调，得到bPEI溶液。将0.04g3,4-二羟基丙酸溶解在50mL去离子水中，然后加入0.0717gEDC，反应3h。最后将第一步制得的bPEI溶液加入第二步制得溶液中，反应3h，制得bPEI-C溶液。上述所用bPEI分子量为250000。(2)PAA-D溶液的制备室温下，将0.1416gPAA溶解在100mL、pH为6.0，浓度为0.01moL/L的PBS中，调节溶液的pH为7.0，然后加入0.129gEDC。反应3h。最后将0.158gDA加入上述溶液中，反应3h制得PAA-D溶液。上述所用PAA的分子量为100000。(3)超亲水涂层的制备1)沉积有不同周期的超亲水涂层的制备室温下，将处理过的三角形的PP依次在bPEI-C和PAA-D溶液中进行交替沉积，分别沉积1h，作为一个沉积周期，重复5个周期，得到(bPEI-C/PAA-D)*5涂层。用DSA100的液滴形状分析仪进行接触角测量，测得上述沉积有(bPEI-C/PAA-D)*5涂层的三角形的PP的接触角为0°，即完全亲水。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，其特征，步骤和条件如下：(1)阳离子构筑基元A‑C溶液的制备室温下，将0.01–1g A溶解在10–100mL去离子水中，调节溶液的pH为7.0–13.0，得到A溶液。将0.01–1g C溶解在10–100mL去离子水中，然后加入0.01–1g EDC，反应1–48h，得到C溶液。最后将第一步制得的A溶液加入第二步制得C溶液中，反应1–48h，即可制得阳离子构筑基元A‑C溶液。所述的A为分子链中含有氨基的水溶性高分子。(2)阴离子构筑基元B‑D溶液的制备室温下，将0.01–1g B溶解在10–100mL，pH为5.7–8.0，浓度为0.01–0.2moL/L的PBS中，调节溶液的pH为5.0–10.0，然后加入0.01–10g EDC。反应1–48h。最后将0.01–10g D加入上述溶液，反应1–48h即可制得阴离子构筑基元B‑D溶液。所述的B为分子链中含有羧基的水溶性高分子，优选的B为PAA或HA，所述的D为分子中含有氨基的儿茶酚类物质。(3)超亲水涂层的制备1)疏水材料基底的处理室温下，用无水乙醇将材料表面擦拭干净。所述的疏水材料可以是任意形状。2)沉积有不同周期的超亲水涂层的制备室温下，将处理过的基底依次在A‑C和B‑D溶液中进行交替沉积，分别沉积0.1–10h，作为一个沉积周期，重复n个周期，得到(A‑C/B‑D)*n涂层，所述n为自然数。...

【技术特征摘要】
1.一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，其特征，步骤和条件如下：(1)阳离子构筑基元A-C溶液的制备室温下，将0.01–1gA溶解在10–100mL去离子水中，调节溶液的pH为7.0–13.0，得到A溶液。将0.01–1gC溶解在10–100mL去离子水中，然后加入0.01–1gEDC，反应1–48h，得到C溶液。最后将第一步制得的A溶液加入第二步制得C溶液中，反应1–48h，即可制得阳离子构筑基元A-C溶液。所述的A为分子链中含有氨基的水溶性高分子。(2)阴离子构筑基元B-D溶液的制备室温下，将0.01–1gB溶解在10–100mL，pH为5.7–8.0，浓度为0.01–0.2moL/L的PBS中，调节溶液的pH为5.0–10.0，然后加入0.01–10gEDC。反应1–48h。最后将0.01–10gD加入上述溶液，反应1–48h即可制得阴离子构筑基元B-D溶液。所述的B为分子链中含有羧基的水溶性高分子，优选的B为PAA或HA，所述的D为分子中含有氨基的儿茶酚类物质。(3)超亲水涂层的制备1)疏水材料基底的处理室温下，用无水乙醇将材料表面擦拭干净。所述的疏水材料可以是任意形状。2)沉积有不同周期的超亲水涂层的制备室温下，将处理过的基底依次在A-C和B-D溶液中进行交替沉积，分别沉积0.1–10h，作为一个沉积周期，重复n个周期，得到(A-C/B-D)*n涂层，所述n为自然数。2.如权利要求1所述的一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健夫，常文阳，易宇亮，康厚宽，吴桐，王丹，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22