[发明专利]一种聚酚胺超疏水微粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面修饰及有机无机材料复合领域，具体涉及利用聚酚胺修饰微纳米材料并通过进一步修饰低表面能物质制备超疏水材料的方法。

背景技术

润湿性是固体表面的重要性质之一，通常以接触角 ( contact angle，CA) 来表征液体对固体的浸润程度。固体表面的润湿性对基础研究和实际应用都非常重要，近年来，超疏水表面作为一种非常特殊的现象受到了人们的广泛关注。超疏水表面一般是指与水的接触角＞150°的表面，具有防污、防水、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀、自清洁和减阻降噪以及防止电流传导等重要特点，可以广泛应用于科学研究和生产、生活等诸多领域中。

经研究发现，使制备的的材料具有超疏水性能必须满足两个关键条件：一是材料表面具有足够的粗糙度，尤其是具有微纳米双重尺度结构；二是表面材料为疏水性材料，即表面材料是低表面能物质。为实现这两点，通常的方法是在粗糙表面修饰低表面能物质或者在低表面能物质表面构建粗糙结构。目前，制备超疏水表面的方法主要有以下几种方法：模板法、刻蚀法、化学气相沉积法、电化学方法、溶胶 - 凝胶法、静电纺丝技术等。但就目前的研究现状来看，还存在一系列问题需要解决：（1）当前制备工艺仅限于小面积超疏水表面的制备，大面积超疏水表面的制备依旧存在困难；（2）一些超疏水表面的制备方法对基底本身要求很高，且制备条件苛刻，制造成本高昂；（3）一些超疏水表面的制备方法需要复杂精密的仪器设备，费用昂贵并且周期较长。

受黏附蛋白启发，Lee等人以同时含邻苯二酚和胺基的多巴胺模拟黏附蛋白中的黏附组分，研究发现多巴胺可以通过氧化自聚合的方式在绝大多数无机、有机材料表面形成聚多巴胺膜，其研究结果于2007年发表在Science上。由于聚多巴胺具有成膜范围广、实验条件简单、在无机材料表面嫁接有机材料、在有机材料表面沉积无机材料等优点，随后，被广泛的应用于表面改性、防腐抗腐、检测传感、抗菌杀菌、催化降解、萃取分离、医药及移植等诸多领域。本发明利用多酚和多胺聚合修饰微纳米材料，并通过低表面能物质改性制备超疏水微粒。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种聚酚胺超疏水微粒的制备方法，该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的超疏水微粒具有良好的超疏水性能，并可以应用于各种材料中，具有广泛的应用范围。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种聚酚胺超疏水微粒的制备方法，其特征在于以下步骤：

（1）将微纳米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反应一定时间后进行分离，制得聚酚胺修饰的微纳米材料；

（2）将步骤（1）所得聚酚胺修饰的微纳米材料分散于低表面能物质的溶液，反应一定时间后进行分离，即可制得具有超疏水性能的微粒。

进一步的，所述步骤中微纳米材料为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、聚合物微球、碳纳米管中的至少一种。

进一步的，所述步骤中多酚为邻苯二酚、间苯二酚或对苯二酚中的至少一种。

进一步的，所述步骤中多胺为苯二胺或结构式为NH₂(CH₂)nNH₂的脂肪胺，n代表6至30的整数，中的至少一种。

进一步的，所述步骤中微纳米材料和多酚的质量比例为1 : 0.02~1。

进一步的，所述步骤中多酚和二胺的摩尔质量比例为1 : 0.9~1.1。

进一步的，所述步骤中聚酚胺修饰的微纳米材料和低表面能物质的质量比例为1 : 0.1~1.1。

进一步的，所述步骤中低表面能物质为长链脂肪胺、长链脂肪硫醇、全氟烷基胺中的一种或混合物，其中长链脂肪胺结构式为CH₃(CH₂)_nNH₂，n代表9至30的整数，长链脂肪硫醇结构式为CH₃(CH₂)_nSH，n代表9至30的整数，全氟烷基胺结构式为CF₃(CF₂)_n(CH₂)_mNH₂， n代表5至10的整数, m代表1至2的整数。

本发明所述的制备聚酚胺超疏水微粒的方法具有如下优点：

（1）制备方法操作方便、工艺可控、条件温和；

（2）制备超疏水微粒的成本低廉，便于推广使用；