一种带有纳米粒涂层的海绵及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种带有纳米粒涂层的海绵及其制备方法和应用，其特征是海绵表面经聚多巴胺修饰后涂有纳米粒涂层。涂层由纳米粒和聚硅氧烷类粘结剂组成，纳米粒与粘结剂的质量比为0.4～3.0，优选为1.0～2.0。纳米粒表面由含氟碳链修饰或疏水烷基链修饰，粒径在20～200nm。所制备的防污隔菌海绵具有很好的防污性能，同时具备长效隔菌性能，可用于医用伤口敷料、防护口罩以及防污防菌隔离装置等方面。本发明专利技术设计的防污隔菌海绵制备成本较低，制备方法简单，反应过程温和，在日常生活、医疗防护、食品包装等领域有着广泛的应用前景。食品包装等领域有着广泛的应用前景。食品包装等领域有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种带有纳米粒涂层的海绵及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能性材料
，具体涉及一种带有纳米粒涂层的海绵及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]海绵因其具有高吸水性、高透湿性、柔韧性、低细胞毒性和维持患处润湿环境等优点，在伤口敷料、包装、食品保鲜等领域备受关注。然而，这也为细菌等微生物的滋生提供了有利环境，不仅对海绵本身的透气保湿性产生不良影响，而且伴随着微生物由海绵表层至内部的入侵极易造成伤口感染、食品污染等问题。目前，在抗微生物敷料研究领域，无机抗微生物材料包括 Ag和ZnO等纳米粒，有机抗微生物材料包括季铵化合物、胍基化合物和N
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卤胺等，通常被应用于伤口敷料、抗菌包装材料中。然而研究发现，无机纳米粒大多是通过物理混合直接添加到敷料中，其抗微生物的持久性较差；而有机抗微生物剂如阳离子季铵化合物和胍基化合物则表现出不同程度的生物毒性。人们还试图通过将药物装入聚合物微球，然后再装入敷料基质，以及通过在药物和聚合物骨架之间形成可水解的共价键来制备抗微生物敷料。然而，上述方法对于实际生产来说过于复杂。
[0003]因此，在不影响海绵本身的保湿透气等性能的前提下，急需开发一种可以赋予海绵长效防污隔菌性能的功能化涂层，在医疗、卫生、食品等领域十分重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种带有纳米粒涂层的海绵及其制备方法和应用，制备出疏水修饰的纳米粒，通过粘结剂将纳米粒与聚多巴胺预修饰的海绵上表面牢固结合，赋予海绵上表面长效防污隔菌性能，同时保留海绵下表面吸水性以及海绵固有的高透湿性、柔韧性等性能，拓展海绵在医用敷料、食品包装等领域的应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种带有纳米粒涂层的海绵，所述海绵表面经聚多巴胺预修饰后涂有纳米粒涂层；
[0007]且，所述纳米粒涂层由纳米粒与聚硅氧烷粘结剂组成，质量比为0.4～3:1。
[0008]优选地，所述海绵为含有聚乙二醇软段的亲水性聚氨酯海绵，聚乙二醇软段的质量含量为52～70％。
[0009]上述技术方案的有益效果是：聚乙二醇是一种生物相容性很好的水溶性高分子，可以赋予海绵很好的吸水能力及与伤口的相容性，而另一表面的纳米粒涂层修饰则可以具有防水、防污、隔菌功能，非常适于伤口的防护应用。
[0010]优选地，所述聚多巴胺占所述海绵质量的0.025～1.7％。
[0011]上述技术方案的有益效果是：聚多巴胺过少，纳米粒与海绵粘结不牢，过多的聚多巴胺又会导致海绵颜色加深及对伤口的过大黏附力，不利于应用。
[0012]优选地，所述纳米粒与聚硅氧烷粘结剂的质量比为1～2:1。
[0013]上述技术方案的有益效果是：粘结剂的主要作用是促进纳米粒在海面表面的粘结，过少会粘接不劳，过多则会覆盖住纳米粒，影响表面纳米拓扑结构，导致疏水性下降。
[0014]优选地，所述纳米粒粒径为20～200nm。
[0015]上述技术方案的有益效果是：纳米粒起到表面纳米拓扑结构的构建，赋予超疏水性能，粒径大小适当才能产生较为理想的超疏水性，同时有利于分散和喷涂操作。
[0016]优选地，所述纳米粒选自纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米银、纳米四氧化三铁中的一种或多种。
[0017]优选地，所述纳米粒为纳米氧化锌，或纳米氧化锌与纳米银的组合。
[0018]本专利技术还发现，使用纳米银包覆聚多巴胺修饰的纳米氧化锌，形成的复合纳米粒ZnO@Ag，用于制备纳米粒涂层，不仅赋予海绵防污隔菌性能，还具有杀菌、光热效应，提高敷料的伤口渗出液管理性能，更适于感染严重、渗出液多的伤口防护。
[0019]优选地，所述纳米粒表面由含氟碳链修饰或疏水烷基链修饰。
[0020]优选地，所述含氟碳链占所述纳米粒质量的2～20％，且所述含氟碳链选自含十七氟癸基或十三氟辛基的碳链；
[0021]所述疏水烷基链占所述纳米粒质量的5～23％，且所述疏水烷基链选自含正辛基或正癸基的烷基链。
[0022]优选地，所述含氟碳链选自1H，1H，2H，2H
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全氟癸基三乙氧基硅烷、 1H，1H，2H，2H
‑
十三氟辛基三甲氧基硅烷或1H，1H，2H，2H
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十七氟癸基三甲氧基硅烷；
[0023]所述疏水烷基链选自正辛基三甲氧基硅烷或正癸基三甲氧基硅烷。
[0024]上述技术方案的有益效果是：有机硅氧烷是柔性、疏水性的大分子链，而含疏水长链如氟辛基、氟癸基或正辛基、正癸基的有机硅氧烷则能够进一步提高被修饰物表面的疏水性。
[0025]本专利技术还提供了一种带有纳米粒涂层的海绵的制备方法，包括以下步骤：
[0026](1)将多巴胺盐酸盐与海绵发泡液混合，发泡得到海绵，将海绵置于 Tris
‑
HCl缓冲溶液中，诱导多巴胺自聚合，得到经聚多巴胺预修饰的海绵；
[0027](2)将纳米粒和聚硅氧烷粘结剂分散在有机溶剂中，得到分散液，所述分散液中纳米粒和聚硅氧烷粘结剂的总质量占比为2
‑
10％，将分散液喷涂到经聚多巴胺预修饰的海绵表面，干燥，得到带有纳米粒涂层的海绵。
[0028]优选地，所述有机溶剂为正己烷、四氢呋喃或异丙醇。
[0029]本专利技术还提供了一种带有纳米粒涂层的海绵在医用敷料、防污防菌隔离装置和食品包装领域中的应用。
[0030]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种带有纳米粒涂层的海绵，具有以下优势：
[0031](1)本专利技术采用亲水性海绵制备出带有涂层的海绵，一面具有高亲水性，吸水率在14g
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‑1～17g
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‑1，保水率在7g
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g
‑1～9g
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‑1，而另一面带有防污隔菌纳米粒涂层，具有疏水性。亲水的一面的水接触角为0o，防污隔菌纳米粒涂层具有超疏水性，水接触角在150o以上。该海绵达到了海绵超亲水与超疏水双面不对称性能的完美结合，非常适用于高渗出液伤口的防护。
[0032](2)本专利技术所制备的防污隔菌聚氨酯海绵具有很好的防污性能，同时具备长效隔
菌性能。本专利技术设计的聚氨酯海绵在医用伤口敷料、防护口罩、防污防菌隔离装置以及食品包装等方面有着广泛的应用前景。
[0033](3)本专利技术在赋予聚氨酯海绵具备防污隔菌性能的同时，制备成本较低，制备方法简单，反应过程温和，适用于多种海绵表面的超疏水防污隔菌功能化修饰。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述海绵表面经聚多巴胺预修饰后涂有纳米粒涂层；且，所述纳米粒涂层由纳米粒与聚硅氧烷粘结剂组成，质量比为0.4～3:1。2.如权利要求1所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述聚多巴胺占所述海绵质量的0.025～1.7％。3.如权利要求1所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述纳米粒与聚硅氧烷粘结剂的质量比为1～2:1。4.如权利要求1所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述纳米粒选自纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米银、纳米四氧化三铁中的一种或多种。5.如权利要求1所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述纳米粒为纳米氧化锌，或纳米氧化锌与纳米银的组合。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述纳米粒表面由含氟碳链修饰或疏水烷基链修饰。7.如权利要求6所述的带有纳米粒涂层的海绵，其特征在于，所述含氟碳链占所述纳米粒质量的2～20％，且所述含氟碳链选自含十七氟癸基或十三氟辛基的碳链；所述疏水烷基链占所述纳米粒质量的5～23％，且所述疏水烷基链选自含正辛基或正癸基的烷基链。8.如权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：董岸杰，陈尚良，高尚东，徐航，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：