[发明专利]一种利用自组装在金属表面制备季铵盐涂层的方法

说明书

本发明公开了一种利用自组装在金属表面制备季铵盐涂层的方法，首先利用氢键自组装在活化后的金属表面形成聚乙烯亚胺分子层，随后季铵化处理聚乙烯亚胺分子层后得到季铵盐涂层。本发明提供一种操作简单、工艺流程少、重复性好、不需要特殊设备的季铵盐涂层制备方法。制备得到的季铵盐涂层，能够将季铵盐活性分子固定在金属基体，不会向环境释放有害物质，发挥其“接触式”防污效果，可以长效、友好实现防污功能。

技术领域

本发明涉及一种利用自组装在金属表面制备季铵盐涂层的方法，属于表面改性应用技术领域，适用于防微生物污损领域。

背景技术

利用接触式防污剂减少污损生物的污损是防污领域的研究热点。防污剂能够通过抑制附着、抑制生长或者趋避作用来阻止微生物污损。一般而言，防污剂(比如铜基防污剂)通常是包埋在涂层中，缓释到海水中达到防污目的。这种设计一方面因为涂层的装载能力限制了涂层防污的时效；另一方面大量防污剂的排放也会影响涂层的机械性能，对海洋环境的稳定和安全是否存在危险尚没有全面的论证，并造成了资源的浪费，防污剂的使用需要更加合理的设计，而将防污活性分子固定在基体表面发挥其“接触式”防污功能是长效、安全、经济使用的出路。季铵盐是广谱使用的消毒剂，具有长效的“接触式”的防污效果。作为一种典型的阳离子型杀菌剂，中心的带正电荷氮原子连接着四个基团，带负电荷的卤负离子(Cl^-、Br^-、I^-)与氮相连构成季铵盐的基本结构(J.Hasan et.al.Trends inBiotechnology,2013.31(5):295-304)。随着多种结构的季铵盐衍生物的出现，极大的丰富了季铵盐的种类，推动了季铵盐往低毒、高效、稳定的方向发展。研究证实，季铵盐衍生物对细菌、病毒、藻类等微生物具有广谱的杀灭效果，作用浓度低(15mg/L)(B.Gao etal.Journal of Biomaterials Science,2007.18(5):531-544.)。高效、稳定的季铵盐在防污领域引发科研工作者广泛的兴趣。

目前，已利用共价自组装技术，把带有季铵盐官能团和聚乙二醇基团的聚合物组装到多层膜中，使多层膜具有抗菌和抗粘附的功能，使得藤壶金星幼虫的贴附率减少了80％(W.J.Yang et al.Biomacromolecules,2012.13(9):2769-2780.)。利用共混技术，将季铵盐纳米粒子添加到商用复合树脂中，使得复合树脂具有优异抗菌的性能(N.Beyth etal.Biomaterials,2006.27(21):3995-4002.)。利用化学接枝，将季铵盐接枝在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面，使得PDMS表面减少细菌生物膜的形成，同时可以抑制硅藻生物膜的形成，减少石莼孢子的附着(P.Majumdar et al.Biofouling,2008.24(3):185-200.)。利用化学接枝，将季铵盐接枝在多巴胺改性的聚偏氟乙烯(PVDF)表面，使得PVDF的中空膜抑制牛血清白蛋白的吸附，同时减少细菌的附着(H.Shi et al.Journal of Membrane Science,2016.498:39-47.)。中国专利CN 103242552中通过辐照将磺酸基团和季铵盐基团接枝到商品化的高分子膜上，起到较好的杀菌效果。季铵盐引入PDMS、聚丙烯酸等材料中，并应用于防污领域中已经有了较大的发展。然而，可以发现大部分研究都是聚焦于将季铵盐修饰到高分子材料的载体上，以赋予高分子材料抗菌、抗藻的性能。如何在金属材料表面有效接枝季铵盐防污剂是值得研究问题。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种对基体形状没有特殊要求，制备工艺简单、不需要昂贵的设备的在金属表面制备季铵盐涂层的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用自组装在金属表面制备季铵盐涂层的方法，具体技术路线如下：

一种利用自组装在金属表面制备季铵盐涂层的方法，其特征在于，活化基体使其富羟基化，利用氢键自组装在基体表面形成聚乙烯亚胺分子层，再经过季铵化处理聚乙烯亚胺分子层后得到所述的季铵盐涂层。