天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然酚醛

【技术实现步骤摘要】
天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种黏附涂层及制备，具体涉及一种天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法。

技术介绍

[0002]邻苯二酚类仿生黏附涂层的特征是含有邻苯二酚官能团，该官能团具有的邻位羟基，可以与多种表面发生多种强相互作用，因此被广泛的应用于对各种基底表面进行无差别的、通用的表面改性。且该类仿生涂层可以改变被修饰基底表面的润湿性、吸附性、致密性和表面反应活性，因此在环境工程、生物工程和化工领域都得到了广泛的应用。在该类仿生黏附层中，最为常用的聚多巴胺类涂层沉积速度较快，然而其原料盐酸多巴胺较为昂贵，且聚多巴胺类涂层通常不耐盐碱，在高盐条件下，沉积能力大大降低，而在碱性条件下涂层会分解，极大的限制了其在高盐条件下如人体和海洋环境，和高碱条件下如水泥基材料中的应用。原料来源较为广泛的单宁酸类物质，可以与胺类在含盐量较低的水溶液中进行沉积，但由于单宁酸类物质的氧化和交联速率较慢，因此长成为微纳尺度的聚集体所需时间较长，沉积较为缓慢。铁离子能与单宁酸进行螯合，加快表面沉积的速度，曾被用于修饰水泥基试样表面，以抵抗氯离子的渗透，并实现了23.9％的氯离子渗透系数的降低。然而，该沉积方法需交替在单宁酸和硝酸铁溶液中交替浸泡十个循环，以达到所需的沉积厚度，制备方法较为繁琐。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法，解决现有邻苯二酚类仿生黏附涂层在碱性条件下易分解，沉积缓慢，过程复杂的问题。
[0004]技术方案：本专利技术所述的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层，包括原料为3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺，3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺的配比为1:1～3:1，涂层结构为微纳米球形颗粒。
[0005]所述微纳米球形颗粒的直径为60～180nm。
[0006]本专利技术所述的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺溶解于缓冲液中；
[0008](2)将所需修饰的基底放入步骤(1)制得溶液中；
[0009](3)将盛有步骤(2)溶液的容器置于回旋往复式振荡器进行振荡，得到沉积有涂层的基底，将沉积有涂层的基底采用去离子水进行清洗即完成涂层制备。
[0010]其中，所述步骤(1)中缓冲液为pH为7～9，含有NaCl的浓度为0～500mM的10mM Tris缓冲液。
[0011]所述步骤(2)中基底为二氧化硅、云母、净浆水泥试块、砂浆水泥试块中的任意一种。
[0012]所述步骤(3)中振荡时间≥60min。
[0013]技术原理：3，4
‑
二羟基苯甲醛额外含有醛基，该基团可与聚乙烯亚胺的氨基发生席夫碱反应，该反应在碱性条件下进行，可促进涂层的沉积，因此该沉积方法快速、简单，获得的仿生黏附涂层可耐高碱，此外，聚乙酰亚胺含有的氨基带正电，可以与3，4
‑
二羟基苯甲醛的苯环发生阳离子
‑
pi相互作用，并可以置换基底表面吸附的水合阳离子盐，进一步促进在盐溶液中的沉积，因此该仿生涂层耐高盐。由于席夫碱可逆的动态键性质，在碱性条件下形成和稳定，在酸性条件下解离和断开，因此该涂层实现解离
‑
再沉积的循环使用，降低了原料使用成本。
[0014]有益效果：本专利技术采用原料为自然界中的酚醛类天然产物3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺成功地在多种基底表面进行了基底无差别的、通用的沉积，具有耐高盐、高碱的性质，可应用于孔溶液为碱性的水泥基材料的表面改性，可应用于海洋工程混凝土防护，抵抗氯离子的渗透，该涂层沉积在净浆水泥试块表面后，可采用硅烷或硫醇进行二次改性，使表面表现出高疏水性；沉积在砂浆水泥试块表面，可使试块表面更为致密，使氯离子迁移系数降低75.6％。相对于目前公开的单宁酸
‑
Fe
3+
交替沉积十次的表面沉积方法，本专利技术所述仿生涂层的制备方法操作方便、沉积可逆，且氯离子渗透系数降低的程度为单宁酸
‑
Fe
3+
交替沉积涂层的三倍以上。
附图说明
[0015]图1为实施例1的表面原子力显微镜的表征图；
[0016]图2为实施例2中基底基体(b)和具有沉积涂层的基底表面(a)的截面扫描电子显微镜表征图；
[0017]图3为沉积了涂层的净浆水泥试块表面硅烷化处理后的表面接触角测量结果图；
[0018]图4为沉积了涂层的净浆水泥试块表面经硫醇改性处理后的表面接触角测量结果图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。
[0020]实施例1
[0021]一种云母表面的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生涂层制备方法，包括以下步骤：
[0022](1)将质量比为2:1的3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺溶解于pH＝8，含有500mM NaCl的10mM Tris缓冲液中；
[0023](2)将新剥离好的云母片放入缓冲液中，震荡60min；
[0024](3)将云母片用镊子从容器中取出，用去离子水清洗，用氮气流将表面吹干即可。
[0025]采用原子力显微镜对沉积的涂层表面涂层形貌进行测试，结果如图1所示，由图1可见涂层由微纳米尺度的颗粒组成，颗粒直径在约60～180nm范围内。
[0026]可以通过改变酸碱度的方式对沉积的涂层进行解离再沉积，具体过程如下：
[0027]将制得的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生涂层的基底放回沉积的母液中；将母液pH调至3～4，震荡30min；然后对带有沉积涂层的基底用去离子水清洗即可得到表面涂层解离的基底；将得到的基底重新放入母液中，将母液pH调至7～9，震荡60min；表面带有沉积涂层的
基底用乙醇和去离子水交替清洗，即可得到重新沉积的具有天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生涂层的基底表面，通过循环利用解离液进行沉积，可减少原料的消耗，降低成本。
[0028]实施例2
[0029]一种净浆水泥试块表面的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生涂层制备方法，包括以下步骤：
[0030](1)将水和水泥以4:10的质量比混合，缓慢搅拌1min，进而快速搅拌30s，将混合物倒入模具，经过1d的室温条件下的固化后拆模取出养护；
[0031](2)将质量比为2:1的3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺溶解于pH＝8的10mM Tris缓冲液中；
[0032](3)将净浆水泥试块放入缓冲液中，震荡60min；
[0033](4)将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层，其特征在于，原料包括3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺，3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺的配比为1:1～3:1，涂层结构为微纳米球形颗粒。2.根据权利要求1所述的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层，其特征在于，所述微纳米球形颗粒的直径为60～180nm。3.如权利要求1所述的天然酚醛
‑
聚乙烯亚胺仿生黏附涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将3，4
‑
二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺溶解于缓冲液中；(2)将所需修饰的基底放入步骤(1)制得溶液中；(3)将盛有步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉文，蒋金洋，王兰心，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：