[发明专利]一种聚合物携盐离子逐层矿化沉积的方法

说明书

本发明提供一种聚合物携盐离子逐层矿化沉积的方法。其步骤为：室温下，在阳离子聚合物溶液中加入CaCl₂，在阴离子溶液加入Na₂CO₃，将固体薄片分别交替浸入加入CaCl₂后的阳离子聚合物溶液和加入Na₂CO₃后的阴离子聚合物溶液中，浸渍吸附时间5min~10min，交替浸入间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍20~60个循环。本发明优势在于：吸附层表面比较平整、CaCO₃颗粒小、吸附层均匀；对固体表面存在的孔隙及微缝进行有效填充，提高固体强度。

技术领域

本发明涉及生物矿化材料的仿生合成技术领域中的一种聚合物携盐离子逐层矿化沉积的方法。

背景技术

层层组装技术是一种多层膜的沉积技术，具体来说，表面带有正电荷的基底首先浸入到带有负电荷的高分子溶液中，再用去离子水洗脱掉物理吸附的高分子；将得到的基底浸入到带有正电荷的高分子溶液中，之后同样用去离子水洗涤。重复这两个步骤，自组装多层膜便可得到。

具有独特材料学性质的无机纳米片层材料也可以与层层组装技术相结合，Ferguson等报道了利用正价的聚电解质与硅酸盐纳米片组装成多层膜。厚度为200nm的多层膜结构规整，X射线衍射信号明显。Podsiadlo等使用聚乙烯醇(PVA) 和蒙脱土(MTM)制备了超强的聚合物纳米复合膜材料。纳米片层紧密堆积并有着清晰的平面取向。通过机械性能测试，作者得出单纯的PVA/MTM复合膜的最终拉伸强度和杨氏模量分别是纯PVA聚合物膜的4倍和10倍，而通过戊二醛交联后，多层膜的各项机械性能参数更是大幅度提高。有别于机械性能，Hammond及其合作者研究了加入无机纳米片层材料后，多层膜的离子传输性质。作者使用PEI、锂皂石和聚氧化乙烯(PEO)通过氢键和静电相互作用组装成膜。测试结果显示，在相对湿度为0%的条件下，这种具有层状的各向异性结构，离子在每层膜内的传输速度是层间的100倍。这些研究对生物矿化材料的仿生合成起着重要的推动作用，但方法和材料性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种利用聚合物溶液携带盐离子，在自组装过程中实现碳酸钙的生产，并实现其在固体表面逐层沉积矿化的聚合物携盐离子逐层矿化沉积的方法。

为了达到本发明的目的，本发明技术方案是这样实现的：一种聚合物携盐离子逐层矿化沉积的方法，其步骤为：

室温下，在阳离子聚合物溶液中加入CaCl₂，在阴离子溶液加入Na₂CO₃。将固体薄片分别交替浸入加入CaCl₂后的阳离子聚合物溶液和加入Na₂CO₃后的阴离子聚合物溶液中，浸渍吸附时间5min~10min，交替浸入间隔中用去离子水清洗片状固体上未发生吸附的多余聚合物溶液，并用氮气吹干，交替浸渍20~60个循环。

在上述方案中，所述阳离子聚合物包括邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯（PDDA）、聚醚酰亚胺（PEI）、盐酸苯丙醇胺（PPA）中的一种或几种的组合；所述阴离子聚合物包括聚丙烯酸（PAA）、聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚乙烯磺酸钠（PVS）的一种或几种的组合。

在上述方案中，所述阳离子聚合物溶液的质量百分比为0 .1%~0 .2%，pH为4 .0~4.5；所述阴离子聚合物溶液的质量百分比为0 .1%~0 .2%，pH为8 .0~8 .5。

在上述方案中，所述在阴离子聚合物溶液中加入Na₂CO₃后，使溶液的质量摩尔浓度达到1 .0~1.5mmol•dm^-3；所述在阳离子聚合物溶液中加入CaCl₂，使溶液的质量摩尔浓度达到1 .0~1.5mmol•dm^-3。