CN107312446B - 一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法 - Google Patents

一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，步骤如下：（1）使用聚多巴胺涂覆在基底表面；（2）再使用水浴沉淀法和水热法沉积一层纳米氧化锌；（3）然后再放入十二硫醇乙醇溶液中进行表面修饰，可以制得超疏水性能较好的涂层。本发明制备方法简单易行，反应条件温和，设备要求低，可规模化生产，具有很高的推广应用价值。所制得的超疏水涂层的静态接触角能够达到160°以上，滚动角在5°以下。

Description

一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种超疏水涂料及其制备方法。
背景技术
超疏水现象在自然界广泛存在，如荷叶表面、蝴蝶翅膀、水黾腿等。超疏水表面一般指材料表面对水的接触角大于150°、滚动角小于10°的表面。超疏水表面具有很多独特的优异的表面性能：疏水、自清洁性、防腐、抗结冰、防雾等，使得其在众多领域都具有巨大的应用前景。
金属或无机材料表面的生物功能化改性方法目前还主要是物理涂覆方法，而物理涂覆的有机层与金属基底之间由于作用力太弱往往容易脱落，而化学改性方法，如硅烷化方法、单分子层自组装方法往往要求基底是特异性的某一种化学成分，不能适应化学组成复杂的植入材料。自然界中的海洋贻贝通过分泌足丝蛋白，可以将自己牢固地固定在岩石（主要成分含各种无机矿物质）或船舶（主要成分为金属材料）上，即使遇到大风大浪也不会掉下去。研究表明多巴胺具有模仿海洋贻贝足丝蛋白的粘附功能，并且多巴胺作为中间连接层具有二次反应性，可以在缓和的条件下将具有巯基或氨基的功能分子固定在材料表面。因此，聚多巴胺膜具有超强的黏附作用，可以用来固定无机纳米粒子。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚多巴胺纳米氧化锌的超疏水涂层的制备方法，该制备方法过程简单，操作方便，反应条件温和，成本低廉，性能优异。本方法制备的超疏水涂层性能稳定，能够经得起超声清洗，具有良好的稳定性和优异的其他性能（如耐腐蚀性，抗菌性能等）。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤。
（1）依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗打磨Al基片，配置多巴胺缓冲液：先配置0.01mol/L TRIS-HCl缓冲液，然后加入盐酸多巴胺使溶液的多巴胺浓度为2g/L，将Al基片放入多巴胺溶液中，在有氧、室温环境下，搅拌6～24h，将Al基片取出后超声清洗10min，放入真空干燥箱中60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺薄膜的Al基片。
（2）配置纳米氧化锌前驱体溶液—先配置0.01～0.2mol/L硝酸锌乙醇溶液，再在其中滴加浓度为12mol/L的氨水，其中溶液先浑浊，继续加入氨水至溶液澄清；将步骤（1）处理过的Al基片放入溶液中，将其密封好，60～90℃下反应3～6小时，反应完成后，将其取出后真空干燥60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌薄膜的Al基片。
（3）将步骤（2）处理过的Al基片放入含有低表面能物质的乙醇溶液中，搅拌1～5h，取出后真空干燥130℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的Al基片。
优选地，步骤（1）中的搅拌时间为18h。
优选地，步骤（2）中的硝酸锌乙醇溶液为0.1mol/L，步骤（2）中的反应温度和时间为80℃和5h。
优选地，步骤（3）中的搅拌时间为2h。
优选地，步骤（3）中所用的低表面能物质为十八烷酸、十二硫醇或十六烷基三甲氧基硅烷等，低表面能物质与乙醇的质量比为1:10000。
与现有技术相比，本发明的优点是。
（1）本发明所述涂层的制备工艺简单，无高温高压需要，原料易得，无毒环保，成本低廉。
（2）本发明超疏水涂层的超疏水性能优良，对水的接触角均在160°以上，滚动角均在10°以下。
（3）本发明所述涂层由聚多巴胺和纳米氧化锌制得，聚多巴胺具有较强的粘附力，因此该涂层具有机械强度大、附着力强以及使用寿命长的优点。
附图说明
图1为实施例1中所制备的超疏水纳米涂层的接触角照片。其中，（a）为宏观照片，（b）为接触角照片，（c）为滚动角照片。
图2为实施例1中所制备的超疏水纳米涂层的SEM照片。其中，（a）为放大倍数为600X的超疏水涂层的SEM照片，（b）为放大倍数为2000X的超疏水涂层的SEM照片，（c）为放大倍数为8000X的超疏水涂层的SEM照片，（d）为放大倍数为20000X的超疏水涂层的SEM照片。
具体实施方式
下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地解析本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。
实施例1。
本实施例的制备方法，包括以下步骤。
（1）依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗打磨Al基片，配置多巴胺缓冲液：先配置0.01mol/L TRIS-HCl缓冲液，然后加入盐酸多巴胺使溶液的多巴胺浓度为2g/L，将Al基片放入多巴胺溶液中，在有氧、室温环境下，搅拌18h，将基片取出后超声清洗10min，放入真空干燥箱中60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺薄膜的Al基片。
（2）配置纳米氧化锌前驱体溶液—先配置0.1mol/L硝酸锌乙醇溶液，再在其中滴加浓度为12mol/L的氨水，其中溶液先浑浊，继续加入氨水至溶液澄清，将进行过步骤（1）的Al基片放入溶液中，将其密封好，80℃下反应5小时，反应完成后，将其取出后真空干燥60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌薄膜的Al基片。
（3）将进行过步骤（2）的Al基片放入含有十八烷酸的乙醇溶液中，搅拌2h，取出后真空干燥130℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的Al基片。
实施例2。
本实施例的制备方法，包括以下步骤。
（1）依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗打磨Cu基片，配置多巴胺缓冲液：先配置0.01mol/L TRIS-HCl缓冲液，然后加入盐酸多巴胺使溶液的多巴胺浓度为2g/L，将Cu基片放入多巴胺溶液中，在有氧、室温环境下，搅拌18h，将基片取出后超声清洗10min，放入真空干燥箱中60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺薄膜的Cu基片。
（2）配置纳米氧化锌前驱体溶液—先配置0.1mol/L硝酸锌乙醇溶液，再在其中滴加浓度为12mol/L的氨水，其中溶液先浑浊，继续加入氨水至溶液澄清，将进行过步骤（1）的Al基片放入溶液中，将其密封好，80℃下反应5小时，反应完成后，将其取出后真空干燥60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌薄膜的Cu基片。
（3）将进行过步骤（2）的Cu基片放入含有低表面能物质的乙醇溶液中，搅拌2h，取出后真空干燥130℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的Cu基片。
实施例3。
本实施例的制备方法，包括以下步骤。
（1）依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗打磨Ti基片，配置多巴胺缓冲液：先配置0.01mol/L TRIS-HCl缓冲液，然后加入盐酸多巴胺使溶液的多巴胺浓度为2g/L，将Ti基片放入多巴胺溶液中，在有氧、室温环境下，搅拌18h，将基片取出后超声清洗10min，放入真空干燥箱中60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺薄膜的Ti基片。
（2）配置纳米氧化锌前驱体溶液—先配置0.1mol/L硝酸锌乙醇溶液，再在其中滴加浓度为12mol/L的氨水，其中溶液先浑浊，继续加入氨水至溶液澄清，将进行过步骤（1）的Ti基片放入溶液中，将其密封好，80℃下反应5小时，反应完成后，将其取出后真空干燥60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌薄膜的Ti基片。
（3）将进行过步骤（2）的Ti基片放入含有低表面能物质的乙醇溶液中，搅拌2h，取出后真空干燥130℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的Ti基片。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）依次用去离子水、乙醇、丙酮清洗打磨Al基片，配置多巴胺缓冲液：先配置0.01mol/L TRIS-HCl缓冲液，然后加入盐酸多巴胺使溶液的多巴胺浓度为2g/L，将Al基片放入多巴胺溶液中，在有氧、室温环境下，搅拌6～24h，将Al基片取出后超声清洗10min，放入真空干燥箱中60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺薄膜的Al基片；
（2）配置纳米氧化锌前驱体溶液—先配置0.01～0.2mol/L硝酸锌乙醇溶液，再在其中滴加浓度为12mol/L的氨水，其中溶液先浑浊，继续加入氨水至溶液澄清；将步骤（1）处理过的Al基片放入溶液中，将其密封好，60～90℃下反应3～6小时，反应完成后，将其取出后真空干燥60℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌薄膜的Al基片；
（3）将步骤（2）处理过的Al基片放入含有低表面能物质的乙醇溶液中，搅拌1～5h，取出后真空干燥130℃下30min，即可得到具有聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的Al基片。
2.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，其特征是步骤（1）中的搅拌时间为18h。
3.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，其特征是步骤（2）中的硝酸锌乙醇溶液为0.1mol/L，反应温度为80℃，反应时间为5h。
4.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，其特征是步骤（3）中的搅拌时间为2h。
5.根据权利要求1所述的一种聚多巴胺纳米氧化锌超疏水涂层的制备方法，其特征是步骤（3）中所用的低表面能物质为十八烷酸、十二硫醇或十六烷基三甲氧基硅烷，低表面能物质与乙醇的质量比为1:10000。
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