[发明专利]天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种天然酚醛‑聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法，以自然界中的酚醛类天然产物，与聚乙烯亚胺在水溶液中常温条件下共沉积在基底表面形成一种微纳米颗粒聚集而成的仿生黏附涂层。本发明的涂层具有耐高盐、高碱，简单快速，可重复利用等优点，可应用于孔溶液为碱性的水泥基材料的表面改性，可应用于海洋工程混凝土防护，抵抗氯离子的渗透。

技术领域

本发明涉及一种黏附涂层及制备，具体涉及一种天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法。

背景技术

邻苯二酚类仿生黏附涂层的特征是含有邻苯二酚官能团，该官能团具有的邻位羟基，可以与多种表面发生多种强相互作用，因此被广泛的应用于对各种基底表面进行无差别的、通用的表面改性。且该类仿生涂层可以改变被修饰基底表面的润湿性、吸附性、致密性和表面反应活性，因此在环境工程、生物工程和化工领域都得到了广泛的应用。在该类仿生黏附层中，最为常用的聚多巴胺类涂层沉积速度较快，然而其原料盐酸多巴胺较为昂贵，且聚多巴胺类涂层通常不耐盐碱，在高盐条件下，沉积能力大大降低，而在碱性条件下涂层会分解，极大的限制了其在高盐条件下如人体和海洋环境，和高碱条件下如水泥基材料中的应用。原料来源较为广泛的单宁酸类物质，可以与胺类在含盐量较低的水溶液中进行沉积，但由于单宁酸类物质的氧化和交联速率较慢，因此长成为微纳尺度的聚集体所需时间较长，沉积较为缓慢。铁离子能与单宁酸进行螯合，加快表面沉积的速度，曾被用于修饰水泥基试样表面，以抵抗氯离子的渗透，并实现了23.9％的氯离子渗透系数的降低。然而，该沉积方法需交替在单宁酸和硝酸铁溶液中交替浸泡十个循环，以达到所需的沉积厚度，制备方法较为繁琐。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层及制备方法，解决现有邻苯二酚类仿生黏附涂层在碱性条件下易分解，沉积缓慢，过程复杂的问题。

技术方案：本发明所述的天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层，包括原料为3，4-二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺，3，4-二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺的配比为1:1～3:1，涂层结构为微纳米球形颗粒。

所述微纳米球形颗粒的直径为60～180nm。

本发明所述的天然酚醛-聚乙烯亚胺仿生黏附涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将3，4-二羟基苯甲醛和聚乙烯亚胺溶解于缓冲液中；

(2)将所需修饰的基底放入步骤(1)制得溶液中；

(3)将盛有步骤(2)溶液的容器置于回旋往复式振荡器进行振荡，得到沉积有涂层的基底，将沉积有涂层的基底采用去离子水进行清洗即完成涂层制备。

其中，所述步骤(1)中缓冲液为pH为7～9，含有NaCl的浓度为0～500mM的10mMTris缓冲液。

所述步骤(2)中基底为二氧化硅、云母、净浆水泥试块、砂浆水泥试块中的任意一种。

所述步骤(3)中振荡时间≥60min。

技术原理：3，4-二羟基苯甲醛额外含有醛基，该基团可与聚乙烯亚胺的氨基发生席夫碱反应，该反应在碱性条件下进行，可促进涂层的沉积，因此该沉积方法快速、简单，获得的仿生黏附涂层可耐高碱，此外，聚乙酰亚胺含有的氨基带正电，可以与3，4-二羟基苯甲醛的苯环发生阳离子-pi相互作用，并可以置换基底表面吸附的水合阳离子盐，进一步促进在盐溶液中的沉积，因此该仿生涂层耐高盐。由于席夫碱可逆的动态键性质，在碱性条件下形成和稳定，在酸性条件下解离和断开，因此该涂层实现解离-再沉积的循环使用，降低了原料使用成本。