[发明专利]一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法

说明书

一种可以修饰在疏水材料表面上的超亲水涂层。它是通过层层组装的方式直接修饰于疏水性材料的表面。该超亲水涂层接触角小于10°，修饰在疏水材料表面后可使其获得亲水性能并具有良好通透性。所制备的超亲水涂层操作简便，制得后可应用于光学仪器或材料中，且不影响其光学性能，并获得亲水性。

技术领域：

本发明属于高分子化学领域，涉及一种于疏水材料表面通过层层组装的方式制备超亲水涂层的方法。

背景技术：

塑料是人们日常生活中不可或缺的材料，但是塑料表面不具备亲水性，所以当塑料膜两面具有一定温差时，蒸汽就会在膜表面形成微小的水珠，影响塑料薄膜的通透性，这在实际的应用具有一定的影响。

超亲水涂层是指水滴在表面接触角小于10°的涂层，此时，水极易在其表面形成水膜，具有极高的自清洁能力。目前我国超亲水涂层材料正在蓬勃发展，如何在疏水材料表面制得亲水涂层具有重要的研究意义。普通的酸催化的溶胶-凝胶技术制备的超亲水薄膜具有良好的耐磨性，且有利于工业大量进行生产，对于人们日常使用具有一定的辅助性，但是其通透率较低，在光学材料中的应用不够理想。由于现存聚乙烯薄膜均不具备超亲水性能，因此需要使用一种简单的方法直接对其表面进行修饰。

中国专利201210211738.3介绍了一种以酸催化的溶胶——凝胶法制作的高强度增透亲水涂层，制备时所需工具较少且材料简单，通过加入了表面活性剂获得了实心纳米球型SiO₂，进而获得了具有良好通透性的超亲水薄膜。但是在其制备过程中，需要使用惰性气体将玻璃片进行风干，且需要对经过预固化处理的玻璃片在马弗炉中进行快速的淬火，而这些提高了制作成本与操作难度。

中国专利200510024941.X公开了一种以三氧化钛为前驱体的二氧化钛超亲水涂层的制备方法，以三氧化钛为前驱体制备二氧化钛水胶体，并将其覆盖在载体表面。该方法处理时间较短，光催化活性高，涂层稳定，具有良好的光催化性，缺点是原料价格较高，在晾干涂层时需要特殊光源辐射，涂层亲水性能不够理想。

发明内容：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法。

本发明有关缩写的中文名称：bPEI为支化聚乙烯亚胺，PAA为聚丙烯酸，EDC为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，PBS为磷酸盐缓冲液。

本发明提供的一种疏水材料表面直接修饰超亲水涂层的方法，步骤和条件如下：

(1)阳离子构筑基元A-C溶液的制备

室温下，将0.01–1g A溶解在10–100mL去离子水中，调节溶液的pH为7.0–13.0，得到A溶液。将0.01–1g C在10–100mL去离子水中，然后加入0.01–1g EDC，反应1–48h。最后将第一步制得的A溶液加入第二步制得溶液中，反应1–48h，即可制得阳离子构筑基元A-C溶液。所述的A为分子链中含有氨基的水溶性高分子，优选的A是bPEI、PAH、CHI或PDDA，分子量为2.5×10⁵–7.5×10⁵；所述的C为分子中含有羧基的儿茶酚类物质。

(2)阴离子构筑基元B-D溶液的制备

室温下，将0.01–1g B溶解在10–100mL、pH为5.7–8.0、浓度为0.01–0.2moL/L的PBS中，调节溶液的pH为5.0–10.0，然后加入0.01–10g EDC。反应1–48h。最后将0.01–10g D加入上述溶液，反应1–48h即可制得B-D溶液。所述的B为分子链中含有羧基的水溶性高分子，优选的B为PAA、HA，B的分子量为1.0×10⁵–3.0×10⁶；所述的D为分子中含有氨基的儿茶酚类物质。

(3)超亲水涂层的制备

1)疏水材料基底的处理