一种Geminized两亲聚合物的吸附层及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种geminized两亲聚合物的吸附层及其制备方法与应用，属于大分子材料领域。

背景技术：

两亲聚合物分子在溶液中的自组装行为能够控制胶束大小、聚集数、结构和形状等，是一种很有效的能够在纳米范围内精确控制结构和形态的制备方法，已引起了人们的广泛兴趣，对其理论和应用上的研究发展也极为迅速。

geminized型两亲聚合物大分子是一种同时具有亲水头基和疏水尾链的两亲大分子，因其分子本身带有电荷，可通过静电相互作用牢固吸附在带相反电荷的基底上，并且形成分子聚集体，将亲水基团暴露在表面，结合较多的水分子，阻碍dopa分子的粘附。此外，这种两亲大分子无毒性，对环境无污染，是一种理想的环境友好型的海洋防污材料。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种geminized两亲聚合物的吸附层及其制备方法与应用，本发明geminized两亲聚合物的吸附层其分子无毒性，对环境无污染；本发明操作简单，成本低，绿色环保，能满足工业生产要求。

本发明提供的一种geminized两亲聚合物的吸附层的制备方法，包括如下步骤：将不同浓度的两亲聚合物分别依次通过动态吸附方法修饰于基底表面，即得到具有吸附层的geminized两亲聚合物。

本发明中，在石英晶体微天平中进行所述动态吸附方法。

本发明中，采用所述动态吸附方法可以使所述两亲聚合物的分子达到饱和吸附，不同浓度的吸附先后顺序没有限定，同一时间内只是一种浓度的进行动态吸附，即在基底的表面形成吸附层。

上述的制备方法中，所述两亲聚合物为超高电荷密度两亲聚合物分子。

上述的制备方法中，所述两亲聚合物为聚1,3-双(n,n,n-二甲基辛烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷。

上述的制备方法中，所述基底为表面带负电性基底。

上述的制备方法中，所述基底选自金属；

所述金属包括金和/或铜。

上述的制备方法中，所述动态吸附方法的吸附速率可为20～50μl/min，具体可为20μl/min或20～40μl/min。

上述的制备方法中，所述不同浓度的两亲聚合物的浓度至少有一种的浓度为0～100mg/l，至少有一种的浓度为100～500mg/l；上述两亲聚合物的临界聚集浓度(简称cac)为100mg/l，所选浓度分别在临界聚集浓度上下范围内，具体采用两种不同浓度进行动态吸附时，其浓度分别可为50mg/l和200mg/l。

本发明还提供了上述的制备方法制备得到的所述geminized两亲聚合物的吸附层。

本发明进一步提供了所述geminized两亲聚合物的吸附层在制备海洋防污材料中的应用。

上述的应用中，所述海洋防污材料包括抗多巴胺粘附的材料。

本发明采用的两亲聚合物大分子自身带有正电荷，可通过静电相互作用牢固吸附在带相反电荷的基底上，并且形成分子聚集体，将亲水基团暴露在表面，结合较多的水分子，阻碍dopa分子的粘附。

本发明具有以下优点：

本发明geminized两亲聚合物的吸附层分子无毒性，对环境无污染，是一种理想的环境友好型的海洋防污材料。本发明方法操作简单，成本低，绿色环保，可满足工业生产要求。

附图说明

图1为本发明实施例1中两亲聚合物大分子pagc8的合成路线。

图2为不同浓度pagc8在金表面的吸附曲线。

图3为不同浓度两亲聚合物吸附层的形貌图。

图4为不同浓度两亲聚合物吸附层的接触角示意图。

图5为dopa分子在不同浓度聚合物吸附层表面的吸附曲线。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、geminized两亲聚合物的吸附层的合成

两亲聚合物大分子的制备：

以1，3-双(n，n二甲基)-2-丙醇和1-溴辛烷质量分数为2:1，在50ml乙醇中反应，然后加入丙烯酰氯活酯化。其中以4-二甲氨基吡啶(dmap)为位阻催化剂，三乙胺为缚酸剂，dmap为催化剂，再加入适量对苯二酚做阻聚剂，得到geminized两亲单体。加入dmso做溶剂，以偶氮二异丁腈为引发剂进行聚合，其中聚合条件为：单体浓度10％，引发剂用量占单体摩尔比的2％，反应温度为75℃。

分别按照上述方法制备得到的两亲聚合物大分子配制0.5cac、2.0cac(即50mg/l和200mg/l)的聚1,3-双(n,n,n-二甲基辛烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(poly-1,3-bis(n,n-dimethyl-n-octylammonium)-2-propylacrylatedibromide，简称pagc8)水溶液。两亲聚合物大分子的合成路线如图1所示。

pagc8吸附层在金表面的构建：

采用石英晶体微天平，将0.5cac、2.0cac的两亲聚合物分子分别依次修饰在金基底表面，采用20μl/min的流速，直至吸附达到平衡。如图2所示，不同浓度pagc8聚合物大分子在金表面的吸附曲线吸附达到饱和，吸附量随着浓度增大而增大。

由图3可知，相比在0.5cac，2.0cac浓度条件下的吸附层表面呈现较高的粗糙度，并且较大的微纳米结构，说明2.0cac浓度条件下，pagc8聚合物分子形成了聚集体。

由图4可知，0.5cac浓度下，水的静态接触角为75.9°，表明表面倾向于疏水；而2.0cac条件下，水的接触角为50.2°，说明此时聚合物发生了聚集，使得表面亲水。

实施例2、

制备5mm浓度的dopa分子，通过动态吸附手段探究其在两亲聚合物吸附层上的吸附行为。图5为dopa分子在不同浓度聚合物吸附层表面的吸附曲线。由图5可知，2.0cac浓度条件下，dopa的吸附量降低，说明表面越亲水，正电性越强，越能阻碍dopa分子的粘附。由上述结果说明，本发明geminized两亲聚合物的吸附层能具有强的阻碍dopa分子的粘附的作用，因此能制备海洋防污材料。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种Geminized两亲聚合物的吸附层及其制备方法与应用。它的制备方法，包括如下步骤：将不同浓度的两亲聚合物分别依次通过动态吸附方法修饰于基底表面，即得到Geminized两亲聚合物的吸附层。本发明所述Geminized两亲聚合物的吸附层应用于制备海洋防污材料中。本发明Geminized两亲聚合物的吸附层分子无毒性，对环境无污染；本发明操作简单，成本低，绿色环保，能满足工业生产要求。

技术研发人员：陈婷;杨惠;王金本;刘芳慧;王淑娟;张威;史学峰;樊明红
受保护的技术使用者：中国科学院化学研究所
技术研发日：2018.07.18
技术公布日：2018.12.07