CN104262664A - 一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法 - Google Patents

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刘钦泽
周广盖
姚金水
刘伟良
乔从德
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Abstract

本发明公开了 一 种聚酚胺超亲水微粒的制备方法。该方法首先将微纳米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反应一定时间后进行分离；即可制得具有超亲水性能的微粒。该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的超亲水微粒具有良好的超亲水性能，并可以应用于各种材料中，具有广泛的应用范围。

Description

一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面修饰及有机无机材料复合领域，具体涉及利用聚酚胺修饰微纳米材料制备超亲水材料的方法。
背景技术
润湿性是固体表面的重要性质之一，通常以接触角 ( contact angle，CA) 来表征液体对固体的浸润程度。固体表面的润湿性对基础研究和实际应用都非常重要，近年来，超亲水、超疏水表面作为一种非常特殊的现象受到了人们的广泛关注。超亲水性表面是指与水的接触角＜5°的表面，具有自清洁、防雾、提高表面热交换效率等重要特点，可以广泛应用于科学研究和生产、生活等诸多领域中。
经研究发现，制备超亲水表面主要有两种途径: 一是光引发超亲水，如TiO2、ZnO 、SnO2、WO3、V2O5等受紫外光或可见光辐照后即可表现为超亲水；二是材料表面具有足够的粗糙度，尤其是具有微纳米双重尺度结构，而且表面材料为亲水性材料。为实现这两点，通常的方法是在亲水性材料表面构建粗糙结构或者在粗糙表面修饰亲水性材料。中国专利（CN 102649623 B）采用浸涂的方法，将二氧化钛溶胶液涂敷在增透的超亲水自清洁防雾玻璃的表面；中国专利（CN 102464901 B）通过层层静电自组装沉积带电聚电解质和介孔SiO2空心球获得超亲水自清洁防雾涂层；中国专利（CN 102240510 B）采用共混和相转化成膜的方法将活性基团引入到膜材料中，然后将膜材料浸入到含有氨基硅烷的溶液中进行反应改性，在反应过程中形成具有一定亲水组分和微纳米结构的有机无机杂化膜表面，从而使膜表面达到超亲水性能。但就目前的研究现状来看，还存在一系列问题需要解决：（1）当前制备工艺仅限于小面积超亲水表面的制备，大面积超亲水表面的制备依旧存在困难；（2）一些超亲水表面的制备方法制备过程繁琐，且制备条件苛刻，制造成本高昂；（3）一些超亲水表面的制备方法需要复杂精密的仪器设备，费用昂贵并且周期较长。
受Lee等人发表在Science上研究成果启发，在分析多巴胺聚合机理的基础上，本发明利用多酚和多胺聚合修饰微纳米材料，制备超亲水微粒。
发明内容
为克服现有技术存在的不足和问题，本发明的目的在于提供一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，该制备方法可以很好的把有机材料和无机材料结合起来，同时具有过程简单、条件温和、成本低廉，便于推广使用的优点，可以广泛应用于超亲水材料制备领域。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案：
一种聚酚胺超疏水微粒的制备方法，其特征在于以下步骤：
将微纳米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反应一定时间后进行分离，即可制得具有超亲水性能的微粒。
进一步的，所述步骤中微纳米材料为聚四氟乙烯、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、聚合物微球、碳纳米管中的至少一种。
进一步的，所述步骤中多酚为邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种。
进一步的，所述步骤中多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺，聚乙烯胺或结构式为NH2(CH2)nNH2的脂肪胺，n代表2至15的整数，中的至少一种。
进一步的，所述步骤中微纳米材料和多酚的质量比例为1 : 0.02~1。
进一步的，所述步骤中多酚和二胺的摩尔质量比例为1 : 0.9~1.1。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的制备聚酚胺超亲水微粒的方法制备超亲水微粒的成本低廉，可以应用于各种材料中，便于推广使用，具有广泛的应用范围；而且制备方法操作方便、工艺可控、条件温和，制得的超亲水微粒具有良好的超亲水性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
将粒径2-5μm的聚四氟乙烯（PTFE）微粒添加到浓度为0.3mol/L的邻苯二酚与己二胺的乙醇溶液中，在磁力搅拌器搅拌下反应24h，然后离心分离；制得的 PCAPTFE微粒在40℃下真空干燥，即制得具有超亲水性能的聚酚胺微粒。
 实施例2：
将粒径1μm的聚苯乙烯微球（PS微球）添加到浓度为0.1mol/L的对苯二酚与三乙烯四胺的水溶液中，在磁力搅拌器搅拌下反应36h，然后离心分离；即制得具有超亲水性能的PCAPS聚酚胺微粒。
 实施例3：
将长度5-15μm直径20-40nm的多壁碳纳米管（CNTs）添加到浓度为0.2mol/L的邻苯二酚与二乙烯三胺水溶液中，在磁力搅拌器搅拌下反应12h，离心分离；即制得具有超亲水性能的PCACNTs聚酚胺微粒。
 实施例4：
将粒径5-10μm的二氧化硅（SiO2）微球添加到浓度为0.05mol/L的对苯二酚与己二胺的乙醇溶液中，在磁力搅拌器搅拌下反应48h，然后离心；即制得具有超亲水性能的PCASiO2聚酚胺微粒。
 实施例5：
将粒径1-2μm的二氧化硅（SiO2）微球添加到浓度为0.1mol/L的邻苯二酚与己二胺的水溶液中，在磁力搅拌器搅拌下反应48h，然后离心；即制得具有超亲水性能的PCASiO2聚酚胺微粒。

Claims (6)

1.一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：以下步骤：
将微纳米材料加入到多酚和多胺的溶液中，反应一定时间后进行分离，即可制得具有超亲水性能的微粒。
2.如权利要求1所述的一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：所述微纳米材料为聚四氟乙烯、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锌、聚合物微球、碳纳米管中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：所述多酚为邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：所述多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯胺或结构式为NH2(CH2)nNH2的脂肪胺，n代表2至15的整数，中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：所述微纳米材料和多酚的质量比例为1 : 0.02~1。
6.如权利要求1所述的一种聚酚胺超亲水微粒的制备方法，其特征在于：所述多酚和二胺的摩尔质量比例为1 : 0.9~1.1。
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