CN103755156B - 基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法 - Google Patents
基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，将基底先浸入到与其带相反电荷的bPEI溶液中15mim，取出基底后用蒸馏水冲洗多次再将其浸入到PAA溶液中15？mim，反复4次在基底表面组装多层聚电解质膜，然后在多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊（转速为5000rad/min），重复上述过程多次从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。这种中空多层纳米胶囊自愈合薄膜具有极强的自修复能力，受到损伤（如断裂、机械刮擦等）时，能在有水的条件下快速愈合。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜制备方法，这种多层纳米胶囊自愈合薄膜以自然界中最常见的水为引发剂，具有极强的自愈合功能，属于自愈合材料的技术领域。
背景技术
自修复材料模仿生物体损伤愈合的原理，在材料断裂或受到机械刮擦时，主要借助本身内在的资源而实现对于损伤的修复。自修复既可以在材料遭受损伤后自发进行，也可以借助光、热等外界刺激诱发自修复过程。孙俊奇等人基于指数增长的层层组装方法，构筑了具有划痕修复能力的支化聚乙烯基亚胺(bPEI)/聚丙烯酸(PAA)层层组装聚电解质膜。
层层自组装技术(Layer-by-Layer self assembly)是近年来发展起来的制备有序薄膜的方法。它利用有机或无机阴阳离子的静电吸附特性，通过反离子体系的交替分子沉积形成薄膜。1991年D.Decher等人用层层吸附技术对构造有序薄膜进行了开创性研究。他们用两亲性有机阴阳离子(或者聚电解质)在离子化基片表面交替吸附制备多层膜。到目前为止，很多种材料比如碳纳米管、蛋白质、核酸、磷脂和有机/无机颗粒都被成功的用来构造具有特定组成，厚度和性质的多层有序膜。Lyon和South首先指出，层层自组装制备的水凝胶薄膜可以在水为引发剂的条件下快速的愈合。
基于层层组装制备的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜在以水为引发剂的条件下快速的愈合。其原理是：当中空多层纳米胶囊自愈合薄膜遇到水时，能够快速吸水发生溶胀，从而致使薄膜携带微胶囊发生侧向移动，使得受损的带相反电荷的聚电解质相互接触并重新形成静电结合而修复损伤。
在本计划中，我们通过层层组装技术，在玻璃表面循环沉积支化聚乙酰亚胺(bPEI)、聚丙烯酸(PAA)和中空微胶囊，制备出具有特定组成、厚度、尺寸和表面结构的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。
发明内容
本发明首次公开了一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，以带相反电荷的聚电解质(支化聚乙酰亚胺与聚丙烯酸)为原料，通过浸涂的方法组装到基底表面，然后将中空微胶囊旋涂到自组装好的聚电解质膜上。重复上述过程多次即得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜方法。本法制备出的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜具有极强的自修复能力，受到损伤(如断裂，机械刮擦等)时，能在有水的条件下快速愈合。
本发明的具体技术方案如下：
一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，包括：
步骤一，将基底浸入到PH 7～11的支化聚乙酰亚胺水溶液中，取出后用蒸馏水冲洗；
步骤二，将步骤一中的基底浸入到PH 2～5的聚丙烯酸水溶液中，取出后用蒸馏水冲洗；
步骤三，重复步骤一和步骤二，反复在基底表面组装多层聚电解质膜；
步骤四，在上述多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊；
重复上述步骤，从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。
具体地，所述步骤三中的重复次数为4次。
具体地，所述的基底为玻璃或者硅片。该基底需经过预处理，预处理过程具体为：将所述基底浸入H2SO4/H2O2溶液超声振荡5min，冲洗后再将基底浸入乙醇液中超声振荡5min，最后浸入超纯水中超声5min，吹干得到清洗干净的基底。
本发明利用bPEI，PAA和中空微胶囊通过层层吸附制备的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜，具有以下优点：
1.制备的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜具有极强的自修复能力，能在以水为引发剂的条件下快速愈合。
2.方法简单有效，操作简便，且所需时间较短，制备装置简单，不需要特殊的设备，普通的培养皿和匀胶机就可以满足要求。
3.应用范围广：获得的中空多层纳米胶囊自愈合薄膜在传感器、生物医学等方面具有潜在的应用价值。
4.无毒无害：选用的材料都是生物兼容或者可降解的，所以对环境都绿色有好，是非常好的生态环境材料。
附图说明：
图1是中空多层纳米胶囊自愈合薄膜电镜图。
图2是中空多层纳米胶囊自愈合薄膜在以水为引发剂的条件下自愈合过程图片。
具体实施方式：
以下结合具体实施例进一步阐述本发明，而非限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，具体方法如下：
1)用水做溶剂分别配置bPEI溶液和PAA溶液，bPEI溶液的PH为7，PAA溶液的PH为2；
2)以玻璃为基底，将其浸入H2SO4/H2O2溶液超声振荡5min，冲洗后再浸入乙醇液中超声振荡5min，最后浸入超纯水中超声5min，吹干得到清洗干净的玻璃基片；
3)将玻璃先浸入到与其带相反电荷的bPEI溶液中15min，然后取出玻璃，用蒸馏水冲洗多次，再浸入到PAA溶液中15min，反复4次在玻璃表面组装多层聚电解质膜，然后在多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊(转速为5000rad/min)，重复上述过程多次从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。图1示出了中空多层纳米胶囊自愈合薄膜电镜图。图2为中空多层纳米胶囊自愈合薄膜在以水为引发剂的条件下自愈合过程图片。
实施例2
本实施例的基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法如下：
1)用水做溶剂分别配置bPEI溶液和PAA溶液，bPEI溶液的PH为11，PAA溶液的PH为5；
2)以硅片为基底，将其浸入H2SO4/H2O2溶液超声振荡5min，冲洗后再浸入乙醇液中超声振荡5min，最后浸入超纯水中超声5min，吹干得到清洗干净的硅片；
3)将预处理过的硅片先浸入到与其带相反电荷的bPEI溶液中15mim，然后取出硅片，用蒸馏水冲洗多次，再浸入到PAA溶液中15mim，反复4次在硅片表面组装多层聚电解质膜，然后在多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊(转速为5000rad/min)，重复上述过程多次从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。
实施例3
本发明提供了一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，具体方法如下：
1)用水做溶剂分别配置bPEI溶液和PAA溶液，bPEI溶液的PH为9，PAA溶液的PH为3；
2)以玻璃为基底，将其浸入H2SO4/H2O2溶液超声振荡5min，冲洗后再浸入乙醇液中超声振荡5min，最后浸入超纯水中超声5min，吹干得到清洗干净的玻璃基片；
3)将玻璃先浸入到与其带相反电荷的bPEI溶液中15min，然后取出玻璃，用蒸馏水冲洗多次，再浸入到PAA溶液中15min，反复4次在玻璃表面组装多层聚电解质膜，然后在多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊(转速为5000rad/min)，重复上述过程多次从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。
Claims (4)
1.一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一，将基底浸入到PH 7~11的支化聚乙酰亚胺水溶液中，取出后用蒸馏水冲洗；
步骤二，将步骤一中的基底浸入到PH 2~5的聚丙烯酸水溶液中，取出后用蒸馏水冲洗；
步骤三，重复步骤一和步骤二，反复在基底表面组装多层聚电解质膜；
步骤四，在上述多层聚电解质膜上旋涂一层中空微胶囊；
重复上述步骤，从而得到中空多层纳米胶囊自愈合薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的基底为玻璃或者硅片。
3.根据权利要求1所述的一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的重复次数为4次。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于层层组装中空多层纳米胶囊自愈合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的基底先进行预处理，预处理过程具体为：将所述基底浸入H2SO4/H2O2溶液超声振荡5 min，冲洗后再浸入乙醇液中超声振荡5min，最后浸入超纯水中超声5min，吹干得到清洗干净的基底。
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