CN103242733A - 一种制备光响应性超疏水表面的简易方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备光响应性超疏水表面的简易方法，包括以下步骤：步骤1）制备含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP以及小分子含氟偶氮化合物TCA；步骤2）多巴胺溶于pH=8.5的水溶液里，400nm的SiO₂小球0.1g，放入30ml多巴胺溶液里，室温下搅拌12h，多次水洗，离心后得到SiO₂PD颗粒，放入含氟偶氮苯材料的溶液里，室温下搅拌12h，涂膜便可得到光响应性超疏水表面。多巴胺对各种物质有很强的吸附能力，无论是小分子还是聚合物都可吸附，故此法适合各种不同种类的材料吸附；本发明非常简单，只需要简单的手动操作，不需要借助大型仪器，更不需要高超的技术，适合推广应用。

Description

一种制备光响应性超疏水表面的简易方法

技术领域

本发明涉及超疏水表面的制备，具体的涉及一种制备光响应性超疏水表面的简易方法。

背景技术

近年来,植物叶子表面的超疏水性引起了人们极大的兴趣，而超疏水材料在现实生产和生活中也具有广阔的应用前景，因此，人们对超疏水做了大量深入研究，也取得了不少研究成果。人们发现，超疏水性表面一般可以通过两种方法来制备，一种是在疏水材料，表面构建粗糙结构；另一种是在粗糙表面上修饰低表面能的物质。先后通过模板印刷法、溶胶-凝胶法、刻蚀法等多种不同方法得到了超疏水表面，但是这些方法制备起来相对比较复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种制备光响应性超疏水表面的简易方法，目的在于提供一种简单、可操作性强、实用性广且产出成品性能良好的制备光响应性超疏水表面的方法。

样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

    一种制备光响应性超疏水表面的简易方法，包括以下步骤：

    步骤1）制备含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP以及小分子含氟偶氮化合物TCA

    将单体甲基丙烯酸-6-(4′-三氟甲氧基-4-氧基-偶氮苯)己酯聚合得到聚合物；在干燥的5 ml 的安培瓶中，加入聚合物1.5 g，AIBN 0.003 g, CPDN 0.02 g和4.8 ml 苯甲醚，通氮气15 min后熔封，置于80 ℃的油浴中反应24 h，放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml甲醇中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA，室温真空烘箱干燥至恒重；

    将4-乙烯基吡啶1.15 ml，PTHPA 0.8196 g,AIBN 0.0029 g和1.7 ml DMF加入5 ml干燥的安培瓶中，通氮气15 min后熔封，置于70 ℃的油浴中反应24 h；放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml石油醚中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA-b-P4VP，室温真空烘箱干燥至恒重；

    4′-三氟甲氧基-4-羟基偶氮苯与十一溴十一酸反应合成小分子TCA；

步骤2）多巴胺溶于pH = 8.5 的水溶液里，400 nm的SiO₂小球0.1 g，放入30 ml 多巴胺溶液里，室温下搅拌12 h，多次水洗，离心后得到SiO₂PD颗粒，放入含氟偶氮苯材料的溶液里，室温下搅拌12 h，涂膜便可得到光响应性超疏水表面。

本发明的有益效果是：

1、由于多巴胺对各种物质有很强的吸附能力，无论是小分子还是聚合物都可以均匀吸附，故这种方法适合于各种不同种类的材料吸附；

2、本发明非常简单，只需要简单的手动操作，不需要借助大型仪器，更不需要高超的技术，适合推广应用。

附图说明

图1为硅球吸附多巴胺后，SiO₂PD旋涂成膜后的SEM;

图2为硅球吸附多巴胺后再进一步吸附含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP，然后旋涂成膜后的SEM；

图3为超疏水表面润湿性在紫外光-可见光照射下接触角的循环变化；

图4为在紫外光和可见光的照射下，超疏水表面接触角发生可逆变化。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

一种制备光响应性超疏水表面的简易方法，包括以下步骤：

    步骤1）制备含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP以及小分子含氟偶氮化合物TCA

    将单体甲基丙烯酸-6-(4′-三氟甲氧基-4-氧基-偶氮苯)己酯（THPA）聚合得到聚合物；在干燥的5 ml 的安培瓶中，加入单体(1.5 g, 3.7 mmol)，AIBN (0.003 g, 0.018 mmol), CPDN (0.02 g, 0.074 mmol)和4.8 ml 苯甲醚，通氮气15 min后熔封，置于80 ℃的油浴中反应24 h，放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃(THF)溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml甲醇中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA，室温真空烘箱干燥至恒重，称量，得到1.13 g, 转化率75 %；

    将4-乙烯基吡啶(1.15 ml，10.7 mmol)，PTHPA (0.8196 g，0.053 mmol),AIBN (0.0029 g, 0.018 mmol)和1.7 ml DMF加入5 ml干燥的安培瓶中，通氮气15 min后熔封，置于70 ℃的油浴中反应24 h；放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃(THF)溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml石油醚中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA-b-P4VP，室温真空烘箱干燥至恒重，称量，得到1.38 g, 转化率75 %；

    4′-三氟甲氧基-4-羟基偶氮苯与十一溴十一酸反应合成小分子TCA；

具体反应过程如下：

步骤2）多巴胺溶于pH = 8.5 的水溶液里（2 mg/ml），400 nm的SiO₂小球0.1 g，放入30 ml 多巴胺溶液里，室温下搅拌12 h，多次水洗，离心后得到SiO₂PD颗粒，放入含氟偶氮苯材料的溶液里（20 mg/ml），室温下搅拌12 h，涂膜便可得到光响应性超疏水表面。参见图1、图2所示，图1为硅球吸附多巴胺后，SiO₂PD旋涂成膜后的SEM，图2为硅球吸附多巴胺后再进一步吸附含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP，然后旋涂成膜后的SEM，由图1可知，硅球吸附多巴胺后形成粗糙的微纳结构。

步骤3）偶氮苯材料具有明显的光刺激响应性，在紫外光的照射下，能够实现光致异构化变化。显然硅球吸附偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP后，超疏水表面也应该具有明显的光响应性。由于含氟材料具有比较低的表面能，顺反异构化变化必然会导致表面润湿性的不同，在紫外光和可见光的交替照射下，会实现表面润湿性的可逆转变。因此，我们对超疏水表面的润湿性做了详细的研究并得到了接触角的循环变化，见图3。

为了证明这种方法的普遍性，400 nm 硅球放入多巴胺溶液里，搅拌12 h，离心后分别加入PTHPA-b-P4VP的THF溶液，PTHPA-b-P4VP的DMF溶液，PTHPA的THF溶液和TCA的THF溶液里，都可得到光响应性的超疏水表面，见图4。

Claims (1)

1.一种制备光响应性超疏水表面的简易方法，其特征在于,包括以下步骤：

    步骤1）制备含氟偶氮苯聚合物PTHPA-b-P4VP以及小分子含氟偶氮化合物TCA

    将单体甲基丙烯酸-6-(4′-三氟甲氧基-4-氧基-偶氮苯)己酯聚合得到聚合物；在干燥的5 ml 的安培瓶中，加入聚合物1.5 g，AIBN 0.003 g, CPDN 0.02 g和4.8 ml 苯甲醚，通氮气15 min后熔封，置于80 ℃的油浴中反应24 h，放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml甲醇中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA，室温真空烘箱干燥至恒重；

    将4-乙烯基吡啶1.15 ml，PTHPA 0.8196 g,AIBN 0.0029 g和1.7 ml DMF加入5 ml干燥的安培瓶中，通氮气15 min后熔封，置于70 ℃的油浴中反应24 h；放入冰水里冷却，打开封口，用少量四氢呋喃溶解聚合物，然后将溶液滴加入250 ml石油醚中沉淀，重复沉淀两次，收集沉淀物，得到PTHPA-b-P4VP，室温真空烘箱干燥至恒重；

    4′-三氟甲氧基-4-羟基偶氮苯与十一溴十一酸反应合成小分子TCA；

    步骤2）多巴胺溶于pH = 8.5 的水溶液里，400 nm的SiO₂小球0.1 g，放入30 ml 多巴胺溶液里，室温下搅拌12 h，多次水洗，离心后得到SiO₂PD颗粒，放入含氟偶氮苯材料的溶液里，室温下搅拌12 h，涂膜便可得到光响应性超疏水表面。

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