[发明专利]一种可降解金属表面梯度聚合物层及其制备方法

权利要求书

1.一种可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：其组成包括界面层和表面的聚合物层，其制备为在微弧氧化的电解液中加入多巴胺，对可降解金属进行微弧氧化，使可降解金属在微弧氧化的同时在其表面沉积一层聚多巴胺膜层，从而引入活性官能团胺基和羟基，随后采用前端聚合法利用所述活性官能团进一步引发不同种类的单体聚合，制备出沿着基体型材特定方向上呈梯度分布的聚合物层；其中，通过控制单体的种类、含量、引发剂的浓度、聚合温度、聚合时间制备出聚合物的分子量、降解速率、亲疏水性呈梯度分布的聚合物层，实现所制备的可降解金属在聚合物层的保护下沿特定方向梯度可控降解；

所述的聚合物层为单体在催化剂或引发剂的作用下聚合而得到的聚合物，聚合时间为10min~24h，聚合温度为20℃~180℃，聚合物的数均分子量为0.1万~100万。

2.根据权利要求1所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：可降解金属成分选自镁合金、锌合金、铁合金，可降解金属型材选自镁合金细丝材、棒材、薄带、薄板、薄管。

3.根据权利要求2所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：所述的镁合金细丝、薄管通过冷拉拔法制得，所述的薄带通过轧制或高真空快速凝固法制得。

4.根据权利要求1所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：可降解金属表面的聚多巴胺层是通过将多巴胺溶解在微弧氧化用的电解液中，并用Tris缓冲溶液将电解液的pH调节至8.5~10，微弧氧化的同时制备出来的膜层。

5.根据权利要求1所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：溶解多巴胺所用的溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、分子量为200的聚乙二醇和分子量为500的聚乙二醇、聚乙烯醇PVA、异丙醇、丙三醇、正丁醇、乙二胺、乙醇胺、二异丙胺、三乙胺、叔丁胺、三乙醇胺、己二胺、环己胺中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求4所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：所述电解液的成分包括Na₃PO₄ 5g/L，Na₂SiO₃ 12.5g/L，NaOH 2.5g/L，多巴胺2~3g/L，微弧氧化过程中电压控制在220V~280V，频率采用500~1000Hz，电流密度为2~5A/dm²，占空比为15%~30%，氧化时间为1~3min，得到沉积有聚多巴胺膜层的MgO陶瓷层。

7.根据权利要求1所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：所述的聚合物层所用的单体选自D,L-丙交酯、L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯、己内酰胺、L-苹果酸、D-苹果酸、D,L-苹果酸、环氧丙醇、环氧大豆油、脱臭环氧大豆油、烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、γ-谷氨酸、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、琥珀酸、马来酸酐、对二氧环己酮、3-羟基丁酸、4-羟基丁酸、三亚甲基碳酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸羟基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-2-(N，N-二甲氨基)乙酯、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的可降解金属表面梯度聚合物层，其特征在于：用于聚合反应的催化剂或引发剂选自柠檬酸锌、乳酸锌、乳酸亚铁、乳酸镁、乳酸铜、辛酸亚锡、氯化亚锡、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基硫代琥珀酰亚胺、过硫酸铵、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、过氧化苯甲酰中的一种或几种的组合；用于聚合反应的催化剂或引发剂的添加量为单体质量的万分之一至百分之一。