CN108440727B - Geminized两亲聚合物刷及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型Geminized型的两亲聚合物刷的制备方法，并对其抗原油粘附的性质进行了探究，通过采用石英晶体微天平的动态吸附手法，对沥青质分子在不同性质表面的粘附进行了调控，为探究抗原油粘附机理打下了基础。该方法操作简单，成本低，绿色环保，可满足工业生产要求。

Description

Geminized两亲聚合物刷及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种Geminized两亲聚合物刷及其制备方法与应用。
背景技术
聚合物链固定在固液界面上时，由于界面对聚合物链的限制和聚合物链间的相互作用,聚合物链将表现出比溶液中的自由链更加丰富的构象行为，为界面科学在一些重要的工业和生物医学领域的应用，如石油的开采与炼制、油漆、印染、选矿、材料表面改性以及蛋白质折叠、基因治疗和药物释放等方面提供理论依据。
Geminized型两亲分子是一种同时具有亲水头基和疏水尾链的分子，可通过均衡静电斥力和疏水相互作用，调控分子之间的相互作用，使得聚合物刷更加致密均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种Geminized两亲聚合物刷及其制备方法。
本发明所提供的Geminized两亲聚合物刷，通过将超高电荷密度两亲单体分子接枝到含硅元素的基底表面制备得到。
所述超高电荷密度两亲单体分子可为：1,3-双(N,N,N-二甲基辛烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷。
具体地，所述Geminized两亲聚合物刷，其结构式如式I所示：
其中，代表含硅元素的基底，具体可为二氧化硅基底；
n代表聚合度，n＝16-19；
R可为-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3烷基。
上述式I所示的Geminized两亲聚合物刷通过包括下述步骤的方法制备得到：
1)首先在含硅元素的基底的表面生长引发剂，得到中间体；
所述中间体中，代表含硅元素的基底，具体可为二氧化硅基底；
2)通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)将单体接枝到中间体上，得到式I所示Geminized两亲聚合物刷；
所述单体中，R可为-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3烷基。
上述方法步骤1)中，引发剂通过硅烷化作用接枝到所述含硅元素的基底的表面。具体操作为：将裸硅片浸泡在体积分数为0.5wt％的硅烷试剂的环己烷溶液中过夜。
上述方法步骤2)中，所述表面引发原子转移自由基聚合的条件为：常温，以溴化亚铜为催化剂。
所述表面引发原子转移自由基聚合的反应时间可为24-48h个小时。
上述Geminized两亲聚合物刷在抗沥青质分子粘附中的应用也属于本发明的保护范围。
本发明还提供一种抗沥青质分子粘附材料，其含有上述Geminized两亲聚合物刷的结构。
本发明属于一种Geminized型两亲聚合物刷功能表面的构建方法，并探究其对原油中的沥青质分子的抗粘附性质。
本发明所提供的两亲大分子对环境无污染，是一种理想的环境友好型的抗原油粘附材料。
附图说明
图1为本发明实施例中所用两亲聚合物刷的合成路线。
图2为本发明实施例中制得的两亲聚合物刷的厚度及接触角变化曲线。
图3为本发明实施例中两亲聚合物刷的原子力显微镜图像。
图4为沥青质分子在不同聚合时间条件下聚合物刷表面的吸附曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
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试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
单体AGC8进行合成步骤如下：将1，3-双(N，N-二甲基)-2-丙醇与溴辛烷的乙醇溶液按1:3的比例进行搅拌，70℃条件下回流冷凝，反应24h。随后将得到的白色固体，加入到含三乙胺的三氯甲烷溶液，并加入少量对苯二酚和二甲氨基吡啶，搅拌，冰水浴下缓慢滴加少量丙烯酰氯。室温过夜，然后在40℃搅拌48小时。过滤除去不溶物，向滤液中加入乙醚析出固体，即可得到白色可聚合表面活性剂AGC8。
实施例2
在聚合时间分别为3、12、24个小时条件下，聚合物刷的表征及其对沥青质的抗粘附作用。
两亲聚合物刷在二氧化硅表面的构建如图1所示。
图2为本发明实施例中制得的两亲聚合物刷的厚度及接触角变化曲线。
由图2可知，随着聚合时间的延长，接触角降低，聚合物刷厚度增加，说明随着聚合时间延长，聚合物刷形成更加致密，分子间疏水链会团聚在分子内部，使得裸露在表面的亲水部分增大，因此增强了聚合物刷的亲水性。
图3为本发明实施例中两亲聚合物刷的原子力显微镜图像。
由图3可知，随着聚合时间的延长，聚合物刷形成更加致密，聚合物刷表面的粗糙度会降低。
实施例3
制备1g/L的沥青质甲苯溶液，通过动态吸附手段探究其在两亲聚合物刷表面的吸附行为，如图4所示。可以看出，随着聚合时间的延长，沥青质分子的吸附量降低，说明表面越亲水，能有效的阻碍沥青质分子的粘附。

Claims (8)

1.一种Geminized两亲聚合物刷，通过将超高电荷密度两亲单体分子接枝到含硅元素的基底表面制备得到；
所述超高电荷密度两亲单体分子为：1,3-双(N,N,N-二甲基辛烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷。
2.根据权利要求1所述的Geminized两亲聚合物刷，其特征在于：所述Geminized两亲聚合物刷，其结构式如式I所示：
其中，代表含硅元素的基底；
n代表聚合度，n＝16-19；
R为-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3。
3.制备权利要求2中式I所示Geminized两亲聚合物刷的方法，包括：
1)首先在含硅元素的基底的表面生长引发剂，得到中间体；
中间体中，代表含硅元素的基底；
2)通过表面引发原子转移自由基聚合将单体接枝到中间体上，得到式I所示Geminized两亲聚合物刷；
单体中，R为-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3烷基。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中，引发剂通过浸泡方法接枝到所述含硅元素的基底的表面；
操作为：将表面浸泡在含硅烷试剂的溶液中过夜。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述表面引发原子转移自由基聚合的条件为：常温，以溴化亚铜为催化剂。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述表面引发原子转移自由基聚合的反应时间为24-48h。
7.权利要求1或2所述的Geminized两亲聚合物刷在抗沥青质分子粘附中的应用。
8.一种抗沥青质分子粘附材料，含有权利要求1或2所述的Geminized两亲聚合物刷的结构。
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