一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法，其制备包括以下步骤：(1)称取适量盐酸多巴胺于50mL烧瓶中，加入适量的碱性水溶液，磁力搅拌至溶解，控制pH值，待用，(2)另称取一定量的高铁酸钾溶于碱性水溶液中，将该溶液经滴液漏斗缓慢滴加到上述烧瓶中，在一定温度下磁力搅拌一定时间；(3)反应结束后，经冷却、过滤、冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物。该方法的优点在于采用环境友好的溶剂和氧化剂，达到快速高效制备聚多巴胺的目的，产率高，并根据聚合条件的选择，可以得到大小尺寸可控的聚多巴胺纳米粒子，纳米粒径的直径小于200nm。这为制备聚多巴胺双亲性复合物、智能涂料提供了良好的平台，在海洋防腐和防污领域的应用前景广阔。

A preparation method of nano-sized polydopamine with controllable size

【技术实现步骤摘要】
一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法
本专利技术属于聚多巴胺制备
，一种用氧化法制备纳米聚多巴胺的方法。
技术介绍
来源于仿生贻贝的多巴胺(dopamine，DA)分子聚合形成的聚多巴胺(polydopamine，PDA)材料，由于具有制备简单多样、良好的生物/细胞相容性、表面修饰反应等众多优点，成为当前研究的重要功能材料之一，广泛应用于自组装单层沉积长链分子、多层膜、无机材料的表面改性、纳米胶囊、药物递送、锂离子电池、传感器、环境等众多前沿学科。聚多巴胺在玻璃、不锈钢、聚四氟乙烯、石材等表面上都具有很强的黏附性，能够应用于任何类型的表面，而不用考虑基体材料的化学性质，尤其适用于涂料工业。然而，传统聚多巴胺制备方法仍存在以下缺点：聚合时间长、氧化剂毒性对环境的影响，涂层均匀性欠佳、涂层稳定性差、黏附力与沉积机理不清和同质化的应用设计，阻碍了聚多巴胺的应用。基于上述问题，本文发展了聚多巴胺的快速制备技术。目前用于催化氧化多巴胺聚合的研究中，采用的氧化剂有(NH4)2S2O8、NaIO4、CuSO4、CuSO4+H2O2、KMnO4等(WeiQ,FZhang,JLi.etal.2010.10.1039/c0py00215a；BernsmannF,VBall,FAddiego.etal.2011.10.1021/la104981s；KimHW,BDMcCloskey,THChoi.etal.2013.10.1021/am302439g；PonzioF,JBarthès,JBour.etal.2016.10.1021/acs.chemmater.6b01587；ZhangC,YOu,W-XLei.etal.2016.10.1002/anie.201510724)。这些氧化剂的不足之处是合成聚多巴胺耗时较长，一般都在5至6小时以上，产率低，难以循环利用，对环境产生危害。此外，氧化剂用量较多。而且有些氧化剂如KMnO4、(NH4)2S2O8、CuSO4+H2O2、CuSO4对金属表面产生伤害，从而限制了聚多巴胺在海洋涂料上的应用。综上所述，尽管目前制备聚多巴胺已经有很多报道和专利，但是绿色高效、条件温和、反应时间短的制备方法，尤其不需要经过复杂和危险的前处理，仍然是聚多巴胺制备的追求目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种绿色高效的聚多巴胺制备方法，这种方法克服了其他氧化剂合成聚多巴胺耗时长、产率低且氧化剂对环境有害不可回收利用的缺点。目的是改变现有的制备方法，提供一种绿色无毒氧化剂高铁酸钾制备聚多巴胺的方法，同时整个制备过程对环境友好。本专利技术具体采用的技术方案如下：一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法，它的步骤如下：(1)取盐酸多巴胺溶于碱性水溶液中，得到溶液A；取高铁酸钾溶于碱性水溶液中，得到溶液B；(2)将B溶液缓慢加入到A溶液中，在磁力搅拌下反应一定时间；(3)反应结束后，冷却、过滤，冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物。本专利技术以高铁酸钾氧化合成聚多巴胺的方法主要为溶液氧化方法，该制备方法操作简单、效率高，且得到的聚多巴胺纳米粒子为球状，粒径大小可控，稳定性好。优选的，上述制备方法的具体步骤如下：称取0.001～0.12mol的盐酸多巴胺(DA·HCl)溶于5～500mL的碱性水溶液中，得到溶液A；称取0.001～0.012mol的高铁酸钾(K2FeO4)溶于5～500mL的碱性水溶液，得到溶液B；将溶液B缓慢加入到溶液A中，磁力搅拌，保持转速为1500～5000r·min-1，反应温度为0～70℃，反应时间5～40分钟；反应结束后经减压过滤，并用蒸馏水洗涤3～5次，得到的沉淀经冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物。在本专利技术中，高铁酸钾作为氧化剂，绿色无毒、可回收利用，达到绿色环保的目的。通过该方法，聚多巴胺可快速制备，产率最高达到94％以上，且得到的聚多巴胺纳米粒子粒径可控，稳定性和分散性好。在上述反应中，反应介质是蒸馏水，即各原料溶液的溶剂采用蒸馏水，溶剂体系环境友好，不会带来二次污染。优选的，所述碱性水溶液可以采用三羟甲基氨基甲烷缓冲(Tris-buffer)溶液、NaOH溶液或氨水溶液。优选的，在本专利技术的实验条件下，制备得到的聚多巴胺为纳米粒子，直径在50-200nm之间，产率最高达94％。该方法的优点在于采用环境友好的溶剂和氧化剂，达到快速高效制备聚多巴胺的目的，产率高，并根据聚合条件的选择，可以得到大小尺寸可控的聚多巴胺纳米粒子，纳米粒径的直径小于200nm。这为制备聚多巴胺双亲性复合物、智能涂料提供了良好的平台，在海洋防腐和防污领域的应用前景广阔。附图说明图1是聚多巴胺红外光谱图；图2是聚多巴胺SEM图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步详述，但本专利技术的技术范围不受这些实施例限定。实施例1本实施例中聚多巴胺的制备方法具体步骤如下：(1)称取6.057g三羟甲基氨基甲烷于烧杯中，加适量蒸馏水溶解，转移至1L容量瓶，定容，得到pH为8.5的Tris-buffer溶液；称取11.376gDA·HCl溶于400mL的Tris-buffer溶液，得到溶液A；称取1.188gK2FeO4溶于100mL的Tris-buffer溶液，得到溶液B；将溶液B滴加至溶液A中，磁力搅拌，保持转速为1500r·min-1，反应温度为25℃，反应过程中，反应混合液由紫红色逐渐变为黑色，反应40分钟后，停止搅拌。(2)将反应混合液减压过滤，用蒸馏水洗涤沉淀3次，冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物，产率为87％，聚多巴胺纳米粒子直径约100nm。聚多巴胺的红外光谱图如图1。实施例2本实施例中聚多巴胺的制备方法具体步骤如下：(1)称取6.057g三羟甲基氨基甲烷于烧杯中，加适量蒸馏水溶解，转移至1L容量瓶，定容，得到pH为8.5的Tris-buffer溶液；称取0.1896gDA·HCl溶于15mL的Tris-buffer溶液，得到溶液A；称取0.0990gK2FeO4溶于5mL的Tris-buffer溶液，得到溶液B；将溶液B滴加至溶液A中，磁力搅拌，保持转速为1500r·min-1，反应温度为0℃，反应过程中，反应混合液由紫红色逐渐变为黑色，反应5分钟后，停止搅拌。(2)将反应混合液减压过滤，用蒸馏水洗涤沉淀5次，再冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物，产率为80％，聚多巴胺纳米粒子直径约170nm。实施例3本实施例中聚多巴胺的制备方法具体步骤如下：(1)称取0.3792gDA·HCl溶于35mL的NaOH溶液(pH＝8.5)溶液，得到溶液A；称取0.0990gK2FeO4溶于5mL的NaOH溶液(pH＝8.5)，得到溶液B；将溶液B滴加至溶液A中，磁力搅拌，保持转速为1500r·min-1,反应温度为25℃，反应过程中，反应混合液由紫红色逐渐变为黑色，反应40分钟后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：(1)取盐酸多巴胺溶于碱性水溶液中，得到溶液A；取高铁酸钾溶于碱性水溶液中，得到溶液B；(2)将B溶液缓慢加入到A溶液中，在磁力搅拌下反应一定时间；(3)反应结束后，冷却、过滤，冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种大小可控的纳米聚多巴胺的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：(1)取盐酸多巴胺溶于碱性水溶液中，得到溶液A；取高铁酸钾溶于碱性水溶液中，得到溶液B；(2)将B溶液缓慢加入到A溶液中，在磁力搅拌下反应一定时间；(3)反应结束后，冷却、过滤，冷冻干燥至恒重，得到聚多巴胺产物。


2.根据权利要求1所述的仿生制备聚多巴胺的方法，其特征在于，它的步骤如下：
称取0.001～0.12mol的盐酸多巴胺(DA·HCl)溶于5～500mL的碱性水溶液中，得到溶液A；称取0.001～0.012mol的高铁酸钾(K2FeO4)溶于5～500mL的碱性水溶液，得到溶液B；将溶液B缓慢加入到溶液A中，磁力搅拌，保持转速为1500～5000r·min-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑豪，赵冉冉，陈建芳，倪旭峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33