专利名称：一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法
一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法技术领域
本发明属于材料化学的制备领域，特别是涉及一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟 基磷灰石涂层的简易方法。
背景技术：
聚酰亚胺是一类以酰亚胺环为特征结构的聚合物，这类聚合物具有优良的耐热、 机械和介电性能以及良好的抗冲击、抗辐射和耐溶剂等特点。目前各类聚酰亚胺制品已广 泛应用于电子电工、汽车、航天航空等行业中。在生物医用材料领域，近年来聚酰亚胺也展 现了巨大的潜力，如作为神经电极的绝缘材料等。然而，作为有机材料，聚酰亚胺的生物相 容性问题限制了其在医学领域内作为生物材料的广泛应用。
纳米羟基磷灰石作为无机材料中的一种，其耐热性、机械强度及热膨胀系数都与 聚酰亚胺匹配。特别是在作为生物材料应用时，纳米羟基磷灰石为细胞提供了良好的微环 境，有利于细胞的粘附、增殖，显示出优良的生物相容性，因此我们在聚酰亚胺薄膜表制备 纳米羟基磷灰石涂层对其表面进行修饰，增强聚酰亚胺材料的生物相容性。
因而进行聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层具有十分重要的意义，已受 到人们广泛关注。我们探索出一种常温、常压、低能耗、高产率、工艺简单、环境友好的聚酰 亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法。该技术对改善聚酰亚胺薄膜生物相容 性，增强其作为生物医用材料的应用具有重要意义，目前已报道的方法中我们的方法是最 简单的。发明内容
本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易 方法。本发明是在常温常压下，经过三步反应即可完成。不需要特殊设备和特殊反应条件， 具有低能耗、高产率、工艺简单、环境友好等特点，适用于大规模工业生产。
本发明对要解决的问题所采用的技术方案是
1、在1个大气压，10_40°C条件下，将聚酰亚胺薄膜浸泡在强碱水溶液中4-12小时 进行水解，使聚酰亚胺表面产生(-ONa)或(-0K)；
2、加入含(Ca2+)水溶液静置4-6小时，使(Ca2+)与聚酰亚胺表面(_0Na)或(-0K) 结合生成(-OCa+)；
3、在反应体系中按Ca P = 1. 5-2的比例加入含(P043_)的水溶液，保持反应体 系pH = 8-14，反应24-72小时；
4、将聚酰亚胺薄膜取出冲洗干燥，得到表面均勻的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟 基磷灰石涂层。
所述的强碱水溶液包括氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液，浓度为0. 05-0. 40mol/ L;含(Ca2+)的水溶液包括氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氢氧化钙等的水溶液，(Ca2+)浓度3为0. 10-0. 30mol/L ；所用含(P043—)的水溶液包括磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二钠 (钾)或磷酸二氢钠等的水溶液，(PO43O浓度为0. 05-0. 15mol/L ；反应体系所加入的(Ca2+) 和(PO43O的物质量比为1. 5-2，这个反应体系pH = 8-14。
本发明的优点在于
1、在水溶液中，反应条件温和，反应快捷，环境友好，不须添加分散剂等基质，所得 聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层纯度高、均勻。
2、不需要特殊的反应装备，产物不需要进一步处理，操作简便，耗能低，适合大批 量生产，可以实现聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的工业化生产。
图1 实施例1、例2和例3中制备的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层 的扫描电子显微镜照片，图中有一空白区域是为了做空白对照在制备涂层时刻意掩盖的区 域；
图2 实施例1、例2和例3中制备的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层 的X射线衍射图谱；
图3 实施例1、例2和例3中制备的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层 的EDS能谱图。
具体实施方式
实施方式一
(1)取聚酰亚胺薄膜剪成13x0. 6cm的条，用依次用洗洁精、盐酸乙醇洗液、一次水 洗涤；
(2)将洗涤后的聚酰亚胺薄膜在200mL0. 05mol/L的氢氧化钠水溶液中浸泡水解 12小时，然后加入250mL0. 2mol/L氢氧化钙水溶液静置6小时后再加入50mL0. 5mol/L磷酸 氢二铵水溶液静置反应72小时，保持反应体系pH = 8-14 ；
(3)最后将聚酰亚胺取出冲洗干燥，得到表面均勻的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米 羟基磷灰石涂层。所得聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的扫描电子显微镜照片 见图1，X射线衍射图谱见图2，以及EDS能谱图见图3。
实施方式二
(1)取聚酰亚胺薄膜剪成13x0. 6cm的条，用依次用洗洁精、盐酸乙醇洗液、一次水 洗涤；
(2)将洗涤后的聚酰亚胺薄膜在200mL0. 2mol/L的氢氧化钾水溶液中浸泡水解5 小时，然后加入250mL0. 6mol/L氯化钙水溶液静置4小时后再加入50mLl. 8mol/L磷酸二氢 钾水溶液静置反应24小时保持反应体系pH = 8-14 ；
(3)最后将聚酰亚胺取出冲洗干燥，得到表面均勻的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米 羟基磷灰石涂层。所得聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的扫描电子显微镜照片 见图1，X射线衍射图谱见图2，以及EDS能谱图见图3。
实施方式三
(1)取聚酰亚胺薄膜剪成13x0. 6cm的条，用依次用洗洁精、盐酸乙醇洗液、一次水洗涤；
(2)将洗涤后的聚酰亚胺薄膜在200mL0. 2mol/L的氢氧化钾水溶液中浸泡水解6 小时，然后加入250mL0. 4mol/L硝酸钙水溶液静置5小时后再加入50mLlmol/L磷酸氢二钠 水溶液静置反应48小时保持反应体系pH = 8-14 ；
(3)最后将聚酰亚胺取出冲洗干燥，得到表面均勻的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米 羟基磷灰石涂层。所得聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的扫描电子显微镜照片 见图1，X射线衍射图谱见图2，以及EDS能谱图见图3。
权利要求
1.一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其特征在于利用强 碱水溶液浸泡聚酰亚胺，使其表面得到(-ONa)或(-0K)；再加入含(Ca+)溶液，反应后在聚 酰亚胺表面形成(-OCa+)；最后加入含(Po/—)的水溶液，最终反应得到聚酰亚胺薄膜表面修 饰纳米羟基磷灰石涂层。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于所用涂层基底为聚酰亚胺薄膜材料。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于所用强碱水溶液包括氢氧化钠或氢氧化钾水溶液，其浓度为0. 05-0. 40mol/L。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于所用含有(Ca2+)的溶液包括氯化钙、硝酸钙、硫酸钙、氢氧化钙等的水溶液，其 浓度为 0. 10-0. 30mol/L。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法， 其特征在于所用含有(PO43-)的溶液包括磷酸氢二铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二钠 (钾)溶液、磷酸二氢钠(钾)等的水溶液，其浓度为0. 05-0. 15mol/L。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于所加入的(Ca2+)与(PO43-)的物质量比为1. 5-2。
7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于反应温度为10-40°C ；压强为1个大气压；体系的pH = 8-14。
8.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于强碱水溶液浸泡聚酰亚胺的时间为4-12小时。
9.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法，其 特征在于加入含(Ca2+)的水溶液后反应4-12小时。
10.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法， 其特征在于加入含(PO43-)的水溶液后反应对-72小时。
全文摘要
本发明涉及一种聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层的简易方法。该方法是首先利用强碱水溶液浸泡聚酰亚胺薄膜4-12小时；再加入含(Ca2+)的水溶液反应4-6小时；最后加入含有(PO43-)的水溶液反应24-72小时，制得聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层。反应体系中所加入的(Ca2+)和(PO43-)的物质量比为1.5-2。整个反应在1个大气压，10-40℃，pH＝8-14的条件下，条件温和。本发明制备的聚酰亚胺薄膜表面修饰纳米羟基磷灰石涂层具有纯度高、分散均匀等特点。整个制备过程能耗低、条件温和、设备简单且容易实现，适于大规模工业生产，具有广泛的应用前景。
文档编号C08J7/06GK102030915SQ20091020564
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者仉华, 姚文广, 曹莹, 杨林, 王华杰, 王魁 申请人:河南师范大学