[发明专利]一种基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层制备方法，步骤包括：将盐酸多巴胺和纳米零价铁溶解于三羟甲基氨基甲烷‑盐酸缓冲液中，得到混合溶液；在室温下，将待涂覆材料浸渍于所述混合溶液中，使两者充分接触；将步骤S2浸渍得到的材料取出，洗净烘干后，在待涂覆材料表面得到基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层。本发明制备所得的涂层具有超亲水和超亲油的超双亲性能，涂层表面平整、致密且拥有大量的化学改性位点，可进一步进行功能化修饰，实现更多的功能化应用，在表面改性及复合材料制备等领域，尤其在自清洁和海洋防污领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于聚多巴胺沉积技术领域，具体涉及一种基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层制备方法。

背景技术

超双亲材料是指水滴和油滴均能在材料表面完全铺展的材料，在自清洁、防污、催化等领域应用广泛。目前，常见的构造方法包括溶胶-凝胶法、等离子体法、水热法、电化学沉积法和自组装法等，但常见方法存在工序复杂、需要特殊设备、能源消耗大或对基材具有选择性等缺点。

多巴胺作为贻贝粘附蛋白的主要成分，2007年Lee等人发现其能在弱碱性溶液中自发聚合并在任意材料表面自发沉积，具有良好的粘附性能，且聚多巴胺表面具有大量的化学位点可进行二次改性，因此基于聚多巴胺沉积的表面改性是当前的研究热点。聚多巴胺涂层表面存在大量亲水的羟基和氨基基团，能大幅改善材料表面的润湿性。其制备工序简单、无需任何有机溶剂和特殊设备，且对基材具有普适性的优点使得聚多巴胺涂层在构建超双亲自清洁材料中具有极大的潜力。

但多巴胺的自聚合沉积存在反应速度慢、表面不平整和耐溶剂性差等缺点，因此多种氧化剂被用于多巴胺的氧化诱导聚合，包括CuSO₄、(NH₄)₂S₂O₈、NaIO₄等(CN106000125A，CN108785748A)氧化剂。但氧化剂在提高聚合速度的同时，聚多巴胺的团聚现象明显；氧化剂的大量使用还容易造成环境污染，这些因素限制了多巴胺的应用。紫外诱导聚合也被提出用于多巴胺的聚合沉积反应，但其沉积速度仅为2nm·h^-1，影响了多巴胺的应用前景。此外，上述方法制备的聚多巴胺涂层亲水化效果较差(熊艳舒等，应用化工，2021，50(01)：250-253，258.)，限制了聚多巴胺在超亲水领域的应用，尤其是在自清洁和海洋防污领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的氧化剂诱导聚多巴胺沉积法中使用大量有害于环境的氧化剂和亲水化效果较差的缺点，并提供一种基于聚多巴胺共沉积的超双亲(兼具超亲水和超亲油性能)涂层制备方法。该方法可在任意材料表面快速形成超双亲涂层，是一种环境友好，快速简便的超双亲涂层的制备方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层制备方法，具体步骤如下：

S1：将盐酸多巴胺和纳米零价铁溶解于三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中，得到混合溶液；

S2：在室温下，将待涂覆材料浸渍于所述混合溶液中，使两者充分接触；

S3：将步骤S2浸渍得到的材料取出，洗净烘干后，在待涂覆材料表面得到基于聚多巴胺共沉积的超双亲涂层。

作为优选，所述步骤S1的混合溶液中，盐酸多巴胺和纳米零价铁的摩尔浓度均为1～50mM。

作为优选，所述纳米零价铁通过液相还原法制备得到。

作为优选，所述步骤S2中，将待涂覆材料在混合溶液中搅拌1～6h，搅拌速度为100～500r·min^-1，随后将其静置沉积。

作为优选，所述搅拌方式为磁力搅拌。

作为优选，所述步骤S3中，烘干温度为50～120℃。