一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法

2023-06-17 16:49:26

一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法。該方法首先將微納米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反應一定時間後進行分離；所得聚酚胺修飾的微納米材料分散於低表面能物質的溶液進行處理，即可製得具有超疏水性能的微粒。該製備方法過程簡單、操作方便、工藝可控、條件溫和、重複性好、成本低廉，便於推廣使用，製得的超疏水微粒具有良好的超疏水性能，並可以應用於各種材料中，具有廣泛的應用範圍。
【專利說明】一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及材料表面修飾及有機無機材料複合領域，具體涉及利用聚酚胺修飾微納米材料並通過進一步修飾低表面能物質製備超疏水材料的方法。

【背景技術】
[0002]潤溼性是固體表面的重要性質之一,通常以接觸角(contact angle,CA)來表徵液體對固體的浸潤程度。固體表面的潤溼性對基礎研究和實際應用都非常重要，近年來，超疏水表面作為一種非常特殊的現象受到了人們的廣泛關注。超疏水表面一般是指與水的接觸角> 150°的表面，具有防汙、防水、防雪、防汙染、抗粘連、抗氧化、防腐蝕、自清潔和減阻降噪以及防止電流傳導等重要特點，可以廣泛應用於科學研究和生產、生活等諸多領域中。
[0003]經研究發現，使製備的的材料具有超疏水性能必須滿足兩個關鍵條件:一是材料表面具有足夠的粗糙度，尤其是具有微納米雙重尺度結構；二是表面材料為疏水性材料，即表面材料是低表面能物質。為實現這兩點，通常的方法是在粗糙表面修飾低表面能物質或者在低表面能物質表面構建粗糙結構。目前，製備超疏水表面的方法主要有以下幾種方法:模板法、刻蝕法、化學氣相沉積法、電化學方法、溶膠-凝膠法、靜電紡絲技術等。但就目前的研究現狀來看，還存在一系列問題需要解決:(I)當前製備工藝僅限於小面積超疏水表面的製備，大面積超疏水表面的製備依舊存在困難；(2) —些超疏水表面的製備方法對基底本身要求很高，且製備條件苛刻，製造成本高昂；(3) —些超疏水表面的製備方法需要複雜精密的儀器設備，費用昂貴並且周期較長。
[0004]受黏附蛋白啟發，Lee等人以同時含鄰苯二酚和胺基的多巴胺模擬黏附蛋白中的黏附組分，研究發現多巴胺可以通過氧化自聚合的方式在絕大多數無機、有機材料表面形成聚多巴胺膜，其研究結果於2007年發表在Science上。由於聚多巴胺具有成膜範圍廣、實驗條件簡單、在無機材料表面嫁接有機材料、在有機材料表面沉積無機材料等優點，隨後，被廣泛的應用於表面改性、防腐抗腐、檢測傳感、抗菌殺菌、催化降解、萃取分離、醫藥及移植等諸多領域。本發明利用多酚和多胺聚合修飾微納米材料，並通過低表面能物質改性製備超疏水微粒。


【發明內容】

[0005]本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，而提供一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，該製備方法過程簡單、操作方便、工藝可控、條件溫和、重複性好、成本低廉，便於推廣使用，製得的超疏水微粒具有良好的超疏水性能，並可以應用於各種材料中，具有廣泛的應用範圍。
[0006]為實現本發明的目的，提供以下技術方案:
一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於以下步驟:
(I)將微納米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反應一定時間後進行分離，製得聚酚胺修飾的微納米材料； (2)將步驟（I)所得聚酚胺修飾的微納米材料分散於低表面能物質的溶液，反應一定時間後進行分離，即可製得具有超疏水性能的微粒。
[0007]進一步的，所述步驟中微納米材料為二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、聚合物微球、碳納米管中的至少一種。
[0008]進一步的，所述步驟中多酚為鄰苯二酚、間苯二酚或對苯二酚中的至少一種。
[0009]進一步的，所述步驟中多胺為苯二胺或結構式為NH2(CH2)nNH2的脂肪胺，η代表6至30的整數，中的至少一種。
[0010]進一步的，所述步驟中微納米材料和多酚的質量比例為I : 0.02?1。
[0011]進一步的，所述步驟中多酚和二胺的摩爾質量比例為I : O.擴I. I。
[0012]進一步的，所述步驟中聚酚胺修飾的微納米材料和低表面能物質的質量比例為I：ο. Γι. I。
[0013]進一步的，所述步驟中低表面能物質為長鏈脂肪胺、長鏈脂肪硫醇、全氟烷基胺中的一種或混合物，其中長鏈脂肪胺結構式為CH3(CH2)nNH2, η代表9至30的整數，長鏈脂肪硫醇結構式為CH3 (CH2)nSH, η代表9至30的整數，全氟烷基胺結構式為CF3(CF2)n(CH2)mNH2,η代表5至10的整數，m代表I至2的整數。
[0014]本發明所述的製備聚酚胺超疏水微粒的方法具有如下優點：
(O製備方法操作方便、工藝可控、條件溫和；
(2)製備超疏水微粒的成本低廉，便於推廣使用；
(3)製得的超疏水微粒具有良好的超疏水性能；
(4)製得的超疏水微粒可以應用於各種材料中，具有廣泛的應用範圍；
(5 )該方法製備過程較簡易，可用於大量快速生成，製備周期短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖I為本發明的水珠在超疏水粒子表面的形態圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。
[0017]實施例I :
參考文獻(功能材料，2008, 8 (39)，1402)製備粒徑I μ m左右且分布均勻聚苯乙烯微球(PS微球)。將已經製得的PS微球添加到濃度為O. 03mol/L的鄰苯二酚與己二胺的水溶液中，在磁力攪拌器攪拌下反應24h，然後離心；將製得的PCAOPS微粒利用超聲分散法分散在O. lmol/L十八胺乙醇溶液中I小時，然後在40°C下真空乾燥，即製得具有超疏水性能的聚酚胺微粒。
[0018]實施例2:
將粒徑5-10 μ m的二氧化矽（SiO2)微球添加到濃度為O. lmol/L的鄰苯二酚與己二胺的乙醇溶液中，在磁力攪拌器攪拌下反應36h，然後離心；將製得的PCA@Si02微粒利用超聲分散法分散在O. lmol/L的十二硫醇乙醇溶液中O. 5小時，然後在40°C下真空乾燥，即製得具有超疏水性能的聚酚胺微粒。
[0019]實施例3:
將粒徑1-2 μ m的二氧化矽(S12)微球添加到濃度為0.lmol/L的對苯二酚與己二胺的乙醇溶液中，在磁力攪拌器攪拌下反應36h，然後離心；將製得的PCA@Si02微粒利用超聲分散法分散在0.0lmol/L的全氟辛胺乙醇溶液中0.5小時，然後在40°C下真空乾燥，即製得具有超疏水性能的聚酚胺微粒。
[0020]實施例4:
將長度5-15 μ m直徑20-40nm的多壁碳納米管(CNTs)添加到濃度為0.2mol/L的鄰苯二酚與己二胺溶液中，在磁力攪拌器攪拌下反應48h，離心；將製得的PCAOCNTs微粒利用超聲分散法分散在0.05mol/L的全氟辛胺乙醇溶液中I小時，然後在30°C下真空乾燥，即製得具有超疏水性能的聚酚胺微粒。
【權利要求】
1.一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:以下步驟: (1)將微納米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反應一定時間後進行分離，製得聚酚胺修飾的微納米材料； (2)將步驟(I)所得聚酚胺修飾的微納米材料分散於低表面能物質的溶液，反應一定時間後進行分離，即可製得具有超疏水性能的微粒。
2.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述微納米材料為二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、聚合物微球、碳納米管中的至少一種。
3.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述多酚為鄰苯二酚、對苯二酚中的至少一種。
4.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述多胺為苯二胺或結構式為NH2 (CH2)nNH2的脂肪胺，η代表6至30的整數，中的至少一種。
5.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述微納米材料和多酚的質量比例為1: 0.02?I。
6.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述多酚和二胺的摩爾質量比例為1: 0.擴1.1。
7.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於:所述聚酚胺修飾的微納米材料和低表面能物質的質量比例為1: 0.fl.1。
8.如權利要求1所述的一種聚酚胺超疏水微粒的製備方法，其特徵在於所述的低表面能物質為長鏈脂肪胺、長鏈脂肪硫醇、全氟烷基胺中的至少一種，其中長鏈脂肪胺結構式為CH3(CH2)nNH2, η代表9至30的整數，長鏈脂肪硫醇結構式為CH3(CH2)nSH, η代表9至30的整數，全氟烷基胺結構式為CF3(CF2)n(CH2)mNH2, η代表5至10的整數，m代表I至2的整數。
【文檔編號】C09C3/08GK104262663SQ201410456954
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2014年9月10日
【發明者】劉欽澤, 阮子寧, 姚金水, 喬從德, 劉偉良 申請人:齊魯工業大學