[发明专利]聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚赖氨酸‑聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法，其中制备方法包括如下步骤：将聚二甲基硅氧烷浇筑在生物材料表面后，固化，然后去除生物材料得到阴模；然后阴模浸入无水乙醇溶液超声后表面吹干，经等离子体清洗处理后，将聚二甲基硅氧烷浇筑在表面，固化，分离即得阳模；然后在聚乙烯醇水凝胶中加入聚赖氨酸，进行搅拌后，得到聚赖氨酸‑聚乙烯醇水凝胶；然后将阳模经等离子体清洗处理后，表面喷涂硼酸溶液，去除多余硼酸溶液后，滴加过量聚赖氨酸‑聚乙烯醇水凝胶；然后旋涂去除未交联的聚赖氨酸‑聚乙烯醇水凝胶，制得。本发明制得的聚赖氨酸‑聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料具有良好的抗菌防污能力和低弹性模量。

技术领域

本发明涉及海洋防污技术领域，具体涉及一种聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法。

背景技术

利用材料自身低表面能特性制备防污表面材料存在防污效果持久性差且具有局限性。目前大多使用模板法获取不同生物防污微结构形貌以加强其防污效果，但是制备防污表面的技术存在使用范围窄且仅依靠单一形貌防污的缺陷。

中国专利文献CN112756233A公开了一种模板压印法制备大尺寸微沟槽仿生防污涂层的方法，该方法通过在平面模版或辊筒模版上激光刻蚀特定的仿生微结构形貌，并在微结构模版上涂膜脱模剂，然后，在表干的防污涂层表面上直接压印仿生微结构模版而倒模成型，得到具有微结构形貌的仿生防污涂层，再通过微结构平面模版多次压印或微结构辊筒模版连续滚动压印，制备得到具有大面积微结构的仿生防污涂层。但该方法本身存在脱模剂比例需根据实际情况不断调整，防污涂层干燥程度控制较为困难的问题，并未基于结构而‘修饰’其他结构，或一次性加工组装多种微结构单元。

中国专利文献CN110484137A公开了一种仿生防污涂层的制备方法，用于解决现有防污涂层制备方法复杂的技术问题。技术方案是以含有大量亲水基团的明胶为反应物，选用邻苯二酚作为接枝功能基团，制备多巴改性明胶；再将交联剂(三氯化铁和戊二醛溶液)加入多巴改性明胶溶液中得到涂覆工作液，涂覆在基底表面形成涂层膜；涂层膜在水中溶胀后即得到仿生防污涂层。尽管该发明制备了具有防污效果的水凝胶材料，但是溶胀后的力学性能较差，易与基底脱落。

因此，研究一种具有抗菌防污能力、制备工艺简单，具有低弹性模量的绿色仿生防污涂层具有非常重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料及其制备方法，制备方法简单，制备出的仿生防污材料具有良好的抗菌防污能力和低弹性模量。

所采用的技术方案为：

一种聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将生物材料表面进行清洗、冷冻干燥预处理；

S2.将聚二甲基硅氧烷浇筑在生物材料表面后，固化，然后去除生物材料得到阴模；

S3.阴模浸入无水乙醇溶液超声后表面吹干，经等离子体清洗处理后，将聚二甲基硅氧烷浇筑在表面，固化，分离阴模，即得阳模；

S4.在聚乙烯醇水凝胶中加入聚赖氨酸，进行搅拌后，得到聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶；

S5.将阳模经等离子体清洗处理后，表面喷涂硼酸溶液，去除多余硼酸溶液后，滴加过量聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶；

S6.经旋转涂膜机旋涂去除未交联的聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶，得到聚赖氨酸-聚乙烯醇水凝胶仿生防污材料。

步骤S1-S2技术说明：常规模板法大多采取梯度脱水法，操作较为繁琐，脱水效果不可控；仿生复形大多采用环氧等硬性材料作为阴模，便于与阳模分离，但是在阴模表面分离生物材料时较难分离易残留。本发明使用冷冻干燥法，操作简单结果可控。阴模使用聚二甲基硅氧烷，具有一定弹性，与生物材料易分离。