一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法，制备材料时，先合成出α‑CD‑C

A material with adjustable surface hydrophilicity / hydrophobicity and its preparation method

The invention discloses a surface hydrophilic / hydrophobic adjustable material and a preparation method thereof. When preparing the material, \u03b1 \u2011 CD \u2011 C is synthesized first

【技术实现步骤摘要】
一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法。
技术介绍
材料表面的亲水/疏水性质是材料的重要性质之一，这直接影响到材料的诸多性能，如润湿性、表面功函数、表面能、生物相容性等。于是，动态可逆的控制材料表面的亲水/疏水性质可以实现对材料各种性能的控制，有助于未来智能材料的发展与制备。作为动态控制材料表明亲水/疏水性质的手段，pH、热、光、电等外界刺激都已有广泛的使用。然而，相比于pH、热与电来说，光作为一种非接触的刺激，可以对材料表面亲水/疏水性实现清洁、稳定、高效、精确的控制，这在某些领域(如生物材料、植入材料等)拥有极高的应用价值。如何通过光实现可逆且高效的材料表面亲水/疏水性控制是目前研究当中的难点。通常的解决方案有两种：(1)利用TiO2等金属氧化物制备材料表面，在强紫外光的作用下可转变为超亲水；这种方法虽然高效，但并不可逆。(2)将光敏感分子接枝于材料表面，后通过光引发分子异构化，进一步控制材料表面亲水/疏水性。这种方法虽然可逆，却只能轻微的改变材料表面性质，于是并不高效。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法，以实现通过外界光刺激，高效且可逆的完成材料表面亲水/疏水性的控制的目的。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种表面亲水/疏水性可调的材料的制备方法，包括以下步骤：S1：合成α-CD-C12和γ-CD-C12；S2：将0～2质量份的α-CD-C12、0～2质量份的γ-CD-C12和10～16质量份的PCL溶于82～86质量份的NMP中，得纺丝液；然后通过静电纺丝法制得PCL/α-CD/γ-CD复合材料；S3：合成Azo-PS与ipAzo-PEG，并将两者按1:1的质量比共溶于混合溶液中，得浸泡液；所述混合溶液为水与丙酮按2:1的体积比混合后的混合物；S4：将PCL/α-CD/γ-CD复合材料浸入浸泡液中，然后用紫外光、蓝光、绿光或红光照射30～40min，得到表面具有不同亲水/疏水性的材料。偶氮苯(Azo)与四异丙基偶氮苯(ipAzo)主要有两种状态，分别是trans与cis；而Azo-PS与ipAzo-PEG的混合溶液在四种光的作用下，分别有四种不同的状态，如表1所示。表1Azo-PS/ipAzo-PEG混合溶液在不同光照下的状态其中，transAzo-PS可以与α-CD-C12相结合，而cisipAzo-PEG可以与γ-CD-C12相结合，而cisAzo-PS与transipAzo-PEG无法与α-CD-C12或γ-CD-C12相结合。于是，对于PCL/α-CD/γ-CD复合层来说，可以有四种Azo-PS或ipAzo-PEG吸附于表面的情况，如表2所示。由于PS主要是疏水性，而PEG主要是亲水性，于是材料表面的亲水/疏水性就得以控制。表2不同光照下材料表面的亲水/疏水情况在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，α-CD-C12或γ-CD-C12的合成方法包括如下步骤：(1)将24当量的三苯基磷与24当量的溴共溶于DMF中，随后加入1.3当量的α-CD或γ-CD，于80℃下反应15h；(2)去掉一半溶剂，并向体系中加入甲醇钠的甲醇溶液同时降至室温，在室温下保持30min后将溶液倒入冰水中，收集沉淀并洗涤得到α-CD-Br或γ-CD-Br；(3)将3当量于α-CD-Br或γ-CD-Br上的Br的1-巯基正十二烷与1当量于1-巯基正十二烷的NaOH共溶于DMF中，在室温下放置1h后，加入α-CD-Br或γ-CD-Br，并在80℃下保存3天；之后将体系降至室温并加入到水中，收集沉淀得到α-CD-Br或γ-CD-Br。进一步，纺丝液为将1质量份的α-CD-C12、1质量份的γ-CD-C12与12质量份的PCL溶于86质量份的NMP中得到。进一步，Azo-PS的合成方法为：(1)将1当量的Azo-OH与2当量的三乙胺共溶于无水氯仿当中，控制体系温度0～5℃，再加入2当量的2-溴异丁酰溴的氯仿溶液，在0～5℃下保持2h，随后在室温下继续搅拌24h，再过滤并对滤液进行重结晶处理得产物1；(2)将1当量的化合物1与15当量的苯乙烯共溶于DMF中，然后再氮气氛围下加入1.76当量的N,N,N,N',N'-五甲基二乙烯三胺和1当量的CuBr，除氧后于70℃条件下反应24h，随后经过甲醇沉淀得Azo-PS。进一步，ipAzo-PEG的合成方法为：将1当量的ipAzo-OH、1当量的二环己基碳二亚胺、0.2当量的4-二甲氨基吡啶和1.21当量的聚乙二醇二羧酸共溶于DCM中，于常温下反应72h；然后过滤并旋蒸滤液得ipAzo-PEG。进一步，紫外光、蓝光、绿光和红光的波长分别为：365nm、470nm、530nm和625nm。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过静电纺丝法可得到具有大比表面积的PCL/α-CD/γ-CD复合材料，同时，本专利技术通过偶氮苯衍生物/环糊精主客体相互作用的方式，可显著提高光敏感分子的表面吸附作用，能够增加高效光敏感分子在复合材料表面附着率，最终所得材料可对光照做出快速反应，材料表面亲水/疏水性质的调节更加高效。另外，本专利技术利用偶氮苯(Azo)与四异丙基偶氮苯(ipAzo)两种偶氮苯衍生物的正交光控功能，可实现亲水/疏水性质的可逆调节。附图说明图1为α-CD-C12的结构通式；图2为γ-CD-C12的结构通式；图3为Azo-PS的结构通式；图4为ipAzo-PEG的结构通式；图5为PCL/α-CD/γ-CD复合材料的电子显微镜图；图6为紫外光照射30min后，PCL/α-CD/γ-CD表面水接触角；图7为蓝光照射30min后，PCL/α-CD/γ-CD表面水接触角；图8为绿光照射30min后，PCL/α-CD/γ-CD表面水接触角；图9为红光照射30min后，PCL/α-CD/γ-CD表面水接触角。具体实施方式本专利技术为了实现通过外界光刺激即可高效且可逆的完成材料表面亲水/疏水性的控制的目的，提供了一种表面亲水/疏水性可调的材料及其制备方法。要实现本专利技术的目的，有四个关键要素，分别是：(1)大比表面积表面，本专利技术通过静电纺丝完成；(2)高效的光敏感分子，本专利技术通过偶氮苯衍生物完成；(3)强力的表面吸附作用，本专利技术通过偶氮苯衍生物/环糊精主客体相互作用完成；(4)正交光控功能，本专利技术通过两种偶氮苯衍生物，分别是偶氮苯(Azo)与四异丙基偶氮苯(ipAzo)完成。本专利技术的具体技术方案是：1.合成制备α-CD-C12和γ-CD-C12将24当量的三苯基磷与24当量的溴共同溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，随后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面亲水/疏水性可调的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：合成α-CD-C

【技术特征摘要】
1.一种表面亲水/疏水性可调的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：合成α-CD-C12和γ-CD-C12；
S2：将0～2质量份的α-CD-C12、0～2质量份的γ-CD-C12和10～16质量份的PCL溶于82～86质量份的NMP中，得纺丝液；然后通过静电纺丝法制得PCL/α-CD/γ-CD复合材料；
S3：合成Azo-PS与ipAzo-PEG，并将两者按1:1的质量比共溶于混合溶剂中，得浸泡液；所述混合溶剂为水与丙酮按2:1的体积比混合后的混合物；
S4：将PCL/α-CD/γ-CD复合材料浸入浸泡液中，然后用紫外光、蓝光、绿光或红光分别照射30～40min，得到表面亲水/疏水性可调的材料。


2.根据权利要求1所述的利用光调节表面亲水/疏水性的材料的制备方法，其特征在于，所述α-CD-C12或γ-CD-C12的合成方法包括如下步骤：
(1)将24当量的三苯基磷与24当量的溴共溶于二甲基甲酰胺中，随后加入1.3当量的α-CD或γ-CD，于80℃下反应15h；
(2)去掉一半溶剂，并向体系中加入甲醇钠的甲醇溶液同时降至室温，在室温下保持30min后将溶液倒入冰水中，收集沉淀并洗涤得到α-CD-Br或γ-CD-Br；
(3)将3当量于α-CD-Br或γ-CD-Br上Br的1-巯基正十二烷与1当量于1-巯基正十二烷的NaOH共溶于DMF中，在室温下放置1h后，加入α-CD-Br或γ-CD-Br，并在80℃下保存3天；之后将体系降至室温并加入到水中，收集沉淀得到α-CD-Br或γ-CD-Br。


3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东升，董树敏，古良鸿，王昱皓，郑永豪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51