[发明专利]一种含有磷脂聚合物仿生涂层的水质实时监控探头制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于环境监控领域，具体涉及一种含有磷脂聚合物仿生涂层的水质实时监控探头制备工艺。 

背景技术

在环境污染严重的今天，对水资源的质量检测成为了一件十分重要的工作。很多地区的水环境检测是以化学化为主的，即人工定期(或不定期)的现场采样、化验、水质分析，这种方法有着工作量大、随机性强等缺点，难以全面而准确地反应水质及其变化情况。所以，人们开始考虑使用水质实时监测系统来更全面地监测水质、避免上述的不足，该系统主要由监测中心和若干个固定监测站组成，固定的监测站通过置于水中的探头采集水样信息并发送到监测中心，这些水样信息将在监测中心得到实时的分析处理及评估，这样就实现了对水质的实时监测。为了实现这样的实时监测，监测系统使用的探头需要长时间放置于水域中，这样就会有水中生物附着和表面腐蚀等情况出现，这些情况都会严重影响探头的洁净程度和之后探头对水样数据信息的准确采集。 

为了保证水质信息的准确采集，监测探头需要保持清洁，水中生物(如藻类)和杂质的附着会严重影响探头的灵敏度，需要对探头进行清理过更换，而频繁的清理和更换则 带来巨大的系统维护成本。所以当下的许多监测探头会尽量采用一些防污手段来降低探头的生物附着污染。 

有的企业考虑让探头本身具有自清洁能力，一般考虑在探头上集成自我清洁的毛刷，或者通过安装在探头表面的气阀来喷气使得表面附着物被吹掉，以此来实现探头自动清洁的功能。这样的探头可以保证多年耐用并保持精确测量，却增加了系统的机械复杂度和安装难度。有的企业考虑利用毒性材料制作探头的相关部件，以提高探头防止微生物附着的性能，保障探头清洁。然而，该方法有可能造成有毒物质扩散，对水体的生态平衡造成不良影响，不符合当今社会绿色环保的环境理念。 

2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)是目前国内外合成最多的一种性能良好的磷酸胆碱类单体，它可以有效抑制生物分子的粘附，其结构见附图。将MPC单体与其他特定物质聚合往往能得到性能优异的仿生磷脂类聚合物材料，可以应用到广泛的领域中，具有广阔的应用前景和巨大的使用价值。这一类磷脂类聚合物通常具有极性端基和非极性尾链，在某些条件下这种特定的组成能够使得磷脂聚合物自发地组织形成非均相结构，它能够在附着表面形成仿生细胞膜结构。目前，这一类材料在医疗器械和人工器官的表面改性方面有很广泛的应用。 

PMB是一种磷脂聚合物，由上述的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)与甲基丙烯酸丁酯(BMA)聚合而得到。其中强极性的磷酰胆碱基团对水有极强的亲和力，聚合物中还含有疏水基团，这两类基团的性质相结合可以赋予PMB材料独特优异的性能。它具有仿生细胞膜结构(见附图)，这种纳米结构对部件本身的尺寸影响很小，却能够有效抑制有机物、生物分子(包括生物)在其上的附着。所以我们考虑将这种物质涂覆在水质监测探头的表面，试图利用这样的结构来有效抑制水域中的生物(如藻类)在探头表面的附着与生长。 

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种含有磷脂聚合物仿生涂层的水质实时监控探头制备工艺。 

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种含有磷脂聚合物仿生涂层的水质实时监控探头制备工艺，包括以下步骤： 

步骤1)合成聚季铵盐-51(PMB)：将2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)与甲基丙烯酸丁酯(BMA)按30：70 的比例配制成溶液，在溶液中加入偶氮二异丁腈(AIBN)作为聚合引发剂，聚合反应在65℃下进行并以氩气为保护气体，聚合产物用乙醚溶剂进行沉淀分离，并真空干燥24小时； 

步骤2)制备具有PMB防污涂层的水质监测探头：取合成的产物PMB，以乙醇为溶剂配制成1％含量的溶液，待用；将选用的水质监测探头进行超声清洗，而后将配制好的PMB溶液涂覆在探头表面，待溶剂挥发后用无水乙醇和蒸馏水清洗探头表面，除去多余的聚合物，并将探头在氮气中干燥。 

进一步的，所述聚合物PMB的结构为 

进一步的，所述聚合物PMB能够有效吸附在探头最外层并形成类似于细胞膜磷脂分子层的仿生结构，有效抑制生物的吸附的效果，以此帮助探头达到降低生物污染的效果。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：