CN115870194B - 一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于金属橡胶外壳的超疏水高弹性涂层，使用分子量为1000的环氧聚硅氧烷(PDMS‑E)对胶原多肽单层膜G‑STSo_6％wt进行接枝改性，所述膜上环氧聚硅氧烷的接枝率为2.9～3.7％，接触角为125～136°；杨氏模量为5～7Gpa；耐高温特性：高温失重率为0.004～0.008％；耐超低温特性：超低温失重率为0.004～0.007％。本发明提供的涂层具有良好的疏水、耐低温、高温和良好的弹性，适用于金属橡胶材料的涂层，能够适应金属橡胶材料的应用环境。

Description

一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层及制备方法

技术领域

本发明属于金属橡胶材料领域，具体涉及一种用于金属、橡胶外壳的超疏水高弹性涂层的及制备方法。

背景技术

金属橡胶是一种细观结构与橡胶分子链类似，均质弹性多孔的金属制品。其制备是将一定质量金属丝经过拉伸，螺旋，有序地排放在冲压或减压模具中，使用冲压成型的方法制成。金属橡胶内部的很多孔洞既呈现类似橡胶材料的弹性和阻尼特性，同时又保持了金属的优异性能，因此称作金属橡胶。由于金属橡胶密封环结构中不含有任何普通橡胶，所以它特别适合于超低温环境下的密封需要。理论和应用研究都证明，在特种工况下金属橡胶密封环所表现出的良好密封性能是普通橡胶密封环所无法比拟的。

金属橡胶是一种具有良好的环境适应性和刚度可调的多孔材料，在汽车和车辆工程及工业产品领域表现出优势。金属橡胶是一种通过拉丝、编织和压缩成型工艺制成的缠结金属网。金属橡胶有潜力成为一种适用于低温和高温环境的良好阻尼材料，这使得它成为极端环境中应用的强有力的候选材料。大多数金属橡胶由不锈钢丝组成，因此容易受到周围环境的腐蚀。

由于特殊的工作环境，往往需要利用金属橡胶橡胶的弹性和阻尼性能，所以要求其表面涂覆的涂层也同时需要具有高弹性和耐低温等特性，现有涂层往往无法满足要求。中国专利文献CN112961315 A(CN 112961315 A)提供一种含氟聚氨酯皮革防水涂层的制备方法。该方法包括如下步骤：将扩链剂和异氰酸酯在N,N二甲基甲酰胺中升温至5070℃后反应后将体系升温至7090℃，加入短支链氟醇(FA)，反应后，将体系降温至4060℃后加入不含氟单体，继续反应，得到含氟聚氨酯溶液；将所得含氟聚氨酯溶液涂覆到皮革上，干燥后得到含氟聚氨酯防水涂层。可以实现长链C8皮革防水剂的效果又可以克服其不能降解的缺点。但是该防水剂含有长链(直链碳氟链≥8)，它们具有生物累积性、环境持久性等潜在生物毒性，短链的化合物防水效果会与长链C8的相差很大，防护效果远远不如长链C8防水剂。含氟聚氨酯虽具有诸多优点，但含氟化合物原料价格昂贵，国内的含氟聚氨酯仅处于研究阶段，未批量生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层及制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于金属橡胶外壳的超疏水高弹性涂层，其特征在于，使用分子量为1000的环氧聚硅氧烷(PDMS-E)对胶原多肽单层膜G-STSo_6％wt进行接枝改性，所述膜上环氧聚硅氧烷的接枝率为2.9～3.7％，接触角为125～136°；杨氏模量为5～7Gpa；耐高温特性：高温失重率为0.004～0.008％；耐超低温特性：超低温失重率为0.004～0.007％。

所述高温失重率为在300±10℃下，放置2h的失重率。

所述超低温失重率为在-88±10℃液氮中放置2h的失重率。

所述接枝率的定义为：

接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量占接枝反应前膜上伯氨基摩尔量的百分比。

接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量可通过(W_D-W₀)/1000计算，即接枝成功的环氧聚硅氧烷的摩尔量。其中，W_D为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷后的质量，W₀为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷前的质量。

所述环氧聚硅氧烷的分子式如下所述：

优选的，所述多肽单层膜的伯氨基暴露量为14.51±0.3％，单层膜的厚度为6.6nm，多肽单层膜的Zeta电位为-3.33mV，接触角为61±1°。进一步优选的，所述胶原多肽单层膜STSocmc的二级结构为：α-helix为24.28±0.1％；β-sheet为23.21±0.12％；β-turn为4.70±0.03％；randomcoil为47.80±0.20％。更进一步优选的，上述多肽单层膜的结构及制备方法参考中国专利文献CN111842088A(CN202010753400.5)。

进一步优选的，所述多肽单层膜G-STSo_6％wt的制备方法为：

(1)在50℃下，配制多肽溶液，然后加入表面活性剂十四烷基硫酸钠(STSo)，得到STSo浓度为7.96mmol/L的多肽-STSo混合溶液，保温备用；

(2)将基底材料浸入混酸溶液中处理，冲洗至中性，用氮气吹干后再烘干；

(3)将烘干后的基底材料浸入聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中处理后，用水冲洗，用氮气吹干后再烘干，得到沉积有PEI的正离子化的钛片；

(4)将正离子化的基底材料浸入步骤(1)所得多肽-STSo混合溶液中，沉积8～12min，然后将其在去离子水中提拉20～25次，用高纯氮气吹干后，即得多肽单层膜G-STSo_6％。

优选的，所述步骤(2)中基底材料为金属橡胶、金属、合金或玻璃等材料。优选的，所述金属橡胶材料为钛。

本发明还提供用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将分子量为1000的环氧聚硅氧烷超声分散于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液中得到混合溶液；

2)将胶原多肽单层膜G-STSo_6％wt置于混合溶液中1～3小时，温度为48～52℃；

3)将胶原多肽单层膜G-STSo_6％wt在丙酮中提拉多次去除掉未反应的环氧硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。

优选的，步骤1)中所述于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液的pH为＝9.6。

优选的，步骤1)中所述混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.008～0.012mol/L。

本发明还提供上述超疏水高弹性涂层在金属橡胶密封领域中的应用。

本发明的有益效果：

本发明提供的涂层具有良好的疏水、耐低温、高温和良好的弹性，适用于金属橡胶材料的涂层，能够适应金属橡胶材料的应用环境，是现有高分子涂层或者无机涂层无法实现的。本发明在金属橡胶基底材料以及聚硅氧烷之间利用自组装技术先制备胶原多肽单层膜，然后明胶的伯氨基与环氧聚硅氧烷的环氧基团之间通过共价键连接，提高了环氧聚硅氧烷与基体材料之间的结合力，提高了聚合物层的稳定性，且薄膜厚度超薄易控制。另外环氧聚硅氧烷层可以形成良好的物理屏障以阻挡体液中的腐蚀性离子的侵蚀。通过多肽单层膜将基底与高分子材料结合，提高了两者的结合能力和稳定性。

附图说明

图1涂层的水接触角(WCA)图像；

图2 G-STSo_6％wt接枝环氧聚硅氧烷(M＝1000)后XPS总谱；

图3 G-STSo_6％wt接枝环氧聚硅氧烷(M＝1000)后Si2p高分辨图谱；

图4 G-STSo_6％wt接枝环氧聚硅氧烷(M＝1000)后N1s高分辨图谱；

图5 G-STSo_6％wt胶原多肽单层膜接枝不同分子量的环氧聚硅氧烷表面形貌图；(a实施例3，b实施例1)；

图6 G-STSo_6％wt胶原多肽单层膜接枝不同分子量的环氧聚硅氧烷表面3D形貌图；(a实施例3，b实施例1)；

图7 G-STSo_6％wt接枝环氧聚硅氧烷(Mw＝1000)后的粘附力及其高斯分布；(a，接枝Mw1000样品粘附力，b，接枝Mw1000样品粘附力高斯分布，c，接枝Mw2000样品粘附力，d，接枝Mw2000样品粘附力高斯分布)；

图8 G-STSo_6％wt接枝环氧聚硅氧烷(Mw＝1000)前后的杨氏模量及其高斯分布；(a杨氏模量，b高斯分布)；

图9不同涂层在300±10℃温度下不同时间后的表面形貌图(放大倍数100X)；(a，高温0h，b，高温1h，c，高温2h)；

图10不同涂层在300±10℃温度下不同时间后的表面形貌图(放大倍数400X)；(a，高温0h，b，高温1h，c，高温2h)；

图11不同涂层在-88±10℃温度下不同时间后的表面形貌图(放大倍数100X)；(a，高温0h，b，高温1h，c，高温2h)；

图12不同涂层在-88±10℃温度下不同时间后的表面形貌图(放大倍数400X)；(a，高温0h，b，高温1h，c，高温2h)。

具体实施方式

本发明实施例中所使用的胶原多肽为市售多肽产品(A.R.)，其分子量约为5.00×10⁴～1.80×10⁵g/mol，经透析方法到的分子量为的多肽(1.48±0.2)×10⁵g/mol，本发明中1g胶原多肽中含有伯氨基5.6×10^-4mol。其他试剂没有特别说明的均为普通市售产品。

本发明中所用环氧聚硅氧烷的制备方法，可参考：Zhu C,Xu J,Hou Z,etal.Scale Effect on Interface Reaction between PDMS-E Emulsion Droplets andGelatin[J].Langmuir,2017。本发明所用环氧聚硅氧烷的重均分子量为1000±50。

实施例1

一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层，包括以下步骤：

S1：制备多肽单层膜G-STSo_6％wt，包括以下步骤，

(1)配制浓度为4％wt的胶原多肽溶液50mL：精确称取胶原多肽于100mL于三口烧

瓶中，准确量取去离子水，把去离子水倒入三口烧瓶中，室温溶胀0.5h后，将三口烧瓶放入50±1℃的水浴中，加热搅拌2h，使其完全溶解，然后用2mol/L的氢氧化钠把溶液的pH调节至10.00±0.02，在水浴中稳定0.5h后。

(2)向上述胶原多肽溶液中加入表面活性剂STSo，得到胶原多肽-STSo混合溶液，混合溶液中STSo的浓度为7.96(6％wt)mmol/L；在水浴中稳定6h备用。

(3)将1cm×1cm×1mm的若干方形钛片，使用金相砂纸按照，800，1500，3000，5000，7000目的顺序依次打磨抛光，依次用去离子水，无水乙醇，丙酮超声清洗各15min，然后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。配制30％H₂O ₂和98％H₂SO₄体积比为1:1的混酸溶液，冷却至室温后，将上述处理好的基底用混酸处理1h，然后用自来水冲洗至中性，再用去离子水清洗5次，最后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。

(4)配制1mg/mL的PEI聚乙烯亚胺水溶液，将上述酸蚀的基底用PEI溶液室温处理0.5h，后用去离子水清洗5次，去除掉结合不牢的电荷，最后用高纯氮气吹干后在60℃烘箱干燥12h备用。将正离子化处理的基底材料放入沉积盒中，分别向沉积盒中倒入上述配制好多肽溶液，50℃下沉积10min，然后将其在去离子水中提拉20次，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。所得多肽单层标记为G-STSo6％wt。

也可参照中国专利文献CN 111842088 A(202010753400.5)，制备多肽单层膜G-STSo_6％wt。

S2：制备涂层G-STSo_6％wt-(PDMS-E1000)，

1)将分子量为1000的环氧聚硅氧烷加入于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液(pH＝9.6)中，超声分散得到混合溶液；混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.0112mol/L；

2)将胶原多肽单层膜STSo_6％wt置于混合溶液中2小时，温度为50℃；

3)将胶原多肽单层膜STSo_6％wt在丙酮中提拉10次去除掉未反应的环氧硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存。在相同条件下同时制备多个样品，接枝率虽会有微小差别，但不影响其本身的性能和使用环境，在误差范围之内。

所得G-STSo_6％wt-(PDMS-E1000)涂层的接枝率为3.640％，接触角为135.64°，粗糙度为9.42nm，杨氏模量为6.59GPa。

实施例2

一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层，包括以下步骤：与实施例1不同的是，混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.00896mol/L。

所得G-STSo_6％wt-(PDMS-E₁₀₀₀)涂层的接枝率为2.971％，接触角为128.42°，杨氏模量为5.37GPa。

实施例3

一种用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层，包括以下步骤：与实施例1不同的是，改变接枝时间为1h。

所得G-STSo_6％wt-(PDMS-E₁₀₀₀)涂饰材料的接枝率为3.252％，接触角为130.4°，Ra＝9.33nm，杨氏模量为6.47GPa。

对比例1

一种疏水性涂层，其制备方法与实施例1的区别在于，步骤S2，1)中，所述环氧聚硅氧烷的浓度为0.005283mol/L，所述环氧聚硅氧烷的分子量为2000。

所得涂层的接枝率为1.930％，接触角为129.83°，粗糙度为9.42nm。杨氏模量为5.01GPa。

对比例2

一种涂层材料，将1g明胶，加水搅拌加热至50℃，待明胶完全溶解后，加入氢氧化钠调节反应pH为10.0，得到质量浓度为5％的明胶溶液；加入十四烷基硫酸钠(STSo)，STSo的浓度为7.96(6％wt)mmol/L。将10mg环氧聚硅氧烷(Mw＝1000)加入上述明胶溶液，超声处理10min，反应24小时，停止搅拌和加热，得到环氧聚硅氧烷改性明胶溶液。将正离子化处理的钛片放置于溶液中，于50℃下沉积10min，然后将其在去离子水、丙酮中各提拉20次，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存，得到涂层。该涂层的接触角为119.42°，粗糙度约为13.74nm。杨氏模量为21.35GPa。

对比例3

一种涂层材料，包括以下步骤：与实施例1不同的是，环氧聚硅氧烷的分子量为500，步骤(2)中十二烷基硫酸钠(SDS)的浓度为3.50mmol/L，步骤1)中环氧聚硅氧烷的浓度为0.024mol/L。得到涂层G-SDScac-(PDMS-E500)。涂层的接枝率为0.693％，接触角为119.91°，杨氏模量为4.15Gpa。

1、涂层表面润湿性测定

对膜样品采用DSA-100型光学接触角测量仪(Kruss公司，德国)在室温下测量水接触角(CA)。使用自动分配控制器将2mL去离子水滴到样品上，并使用Laplace-Young拟合算法自动确定CA。通过在五个不同位置测量样本获得平均CA值，并用数码相机(日本索尼有限公司)拍摄图像，结果如图1所示。

2、接枝后膜表面元素分析

XPS能清晰地给出薄膜表面的成分信息，还可以高分辨解析出元素的化学状态。本发明使用XPS(ESCALABXi+，美国)对G-STSo_6％wt、实施例1表面的化学组成进行了直接分析，并且使用光接触角测量仪(DSA-25，德国)对样品的接触角进行了表征。

图2展示了G-STSo_6％wt接枝PDMS-E500前后表面元素变化情况，Blank指的是：G-SDS_6％wt(Blank)，G-M500指的是G-STSo_6％wt-(PDMS-E500)。可以看出，在401eV处为-NH₂的峰，在接枝反应之前，多肽单层膜样品中含有一定的N元素，环氧聚硅氧烷接枝后则能明显看出Si元素的增加和N元素的减少。

3、膜表面平整度测定

本发明涂层的表面平整度由Multimode8型AFM(Bruker，德国)测定，将制备好的样品置于工作台上，以Peak Force模式对样品的形貌和平整度进行了表征，测试时，先用原子力显微镜自带的光学辅助系统找到边界，然后把测试范围设置为20μm以横跨样品区域，用AFM针尖进行扫描，扫描速度为0.977Hz，扫描范围为1μm，数据处理软件为AFM自带的NanoScope Analysis。依次对样品进行表面形貌测试。

从图5、6可以看出，接枝环氧聚硅氧烷后表面有着均匀的形貌，接枝聚合物表面的有序堆积很大程度上取决于伯氨基官能团的暴露量和胶原多肽分子的二级结构，伯氨基暴露量的增加促进了接枝反应的进行，故接枝后表面形成了宏观的有序结构。更加适用于金属橡胶材料表面涂层。

4、膜表面粘附力测试

在测量AFM力—距离曲线时，探针缓慢接近样品，直到法向载荷达到一定值，然后把它们逐渐分离。在探针与试样分离过程中，当法向载荷为0时，由于粘着作用，两个接触面并没有真正分离。继续分离，法向载荷出现负值，直到二者突然分离，法向载荷从负值突然跳回零附近。通常，在跳离之前测量的最大引力被认为是粘附力。制备的样品(G(STSo_6％wt)-(PDMS-E₁₀₀₀))粘在AFM工作台上，样品的相图通过tapping模式获得，数据使用AsylumResearch(Oxford，英国)进行处理。

从图7中可以看出，G-STSo6％wt接枝1000分子量环氧聚硅氧烷时集中分布于28～38nN范围内，但是接枝2000分子量环氧聚硅氧烷时集中分布于15～32nN范围内，这是由于接枝分子量1000的环氧聚硅氧烷在表面分布更加均匀，接枝2000的环氧聚硅氧烷在表面分布不均匀，导致了粘附力数值的弥散。G-STSo6％wt接枝1000分子量环氧聚硅氧烷的表面形成了致密和有序的膜，微观力学的分布很均匀.接枝环氧聚硅氧烷后，由于疏水作用导致测得粘附力，与对比例1相比粘附力大且数值集中分布，说明膜相对致密，疏水效果好。可以减少周围污染物的附着。

5、杨氏模量测试

杨氏模量是衡量物体抗变形能力的重要指标，它可以通过在弹性变形范围内挤压或拉伸物体时的线性应力与线性应变之比来获得。制备的样品(G(STSo_6％wt)-(PDMS-E₁₀₀₀))粘在AFM工作台上，样品的相图通过tapping模式获得，数据使用Asylum Research(Oxford，英国)进行处理。

杨氏模量主要是衡量物体抗变形能力，从图8中可以看出，样品的杨氏模量较小，柔韧性很好，因此在成膜时能够克服分子之间的相互作用力，展现出很好的铺展状态，使膜更加平整、均匀、致密有序。

表1各涂层表面的杨氏模量

杨氏模量越小，柔韧性越好，用于金属橡胶外壳可以提高其柔韧性，柔韧性好，与基底之间的结合力较好，能够抵御大的变形。对于金属橡胶外壳具有较大的优势。

6、耐高温测试

将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3条件下制备的样品分别放置在红外灯(红外线加热灯泡，250W，东莞市毅万光源有限公司)下，在300±10℃下，红外灯分别照射0h，0.5h，1h，1.5h，2h，取出。用光学显微镜在100X、400X下进行拍照对比，最后用石英晶体微天平对质量进行精确称量。图10为实施例1经红外灯照射不同时间后的光学显微镜图像(a，照射0h，b，照射0.5h，c照射1h，d，照射1.5h，e，照射2h)。

表1不同涂层样品在300±10℃下不同时间的质量变化表

从光学显微镜图像图9、10中可以看出，涂层在300±10℃下分别放置0h，1h，2h后表面变化很小，且表面平整、均匀，又通过石英晶体微天平进行了精确称重，测量在高温下分别放置0h，1h，2h后的质量变化，重复三次，取其平均值，从上述表格中可以看出，在高温下分别放置0h，1h，2h后质量变化很小，说明高温对涂层G-STSo_6％wt-(PDMS-E₁₀₀₀)几乎没有影响，进一步说明了该涂层在高温下很稳定。

7、耐低温测试

将样品(实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3条件下制备)分别放置在液氮(-88±10℃)中分别放置0h、1h、2h后取出，凉至室温。用光学显微镜在100X、400X下进行拍照对比，最后用石英晶体微天平对质量进行精确称量。

表2不同涂层在-88±10℃下不同时间的质量变化表

从光学显微镜图像图11、12中可以看出，涂层在-88±10℃下分别放置0h，1h，2h后表面变化很小，且表面平整、均匀，又通过石英晶体微天平进行了精确称重，测量在低温下分别放置0h，1h，2h后的质量变化，重复三次，取其平均值，从上述表格中可以看出，在低温下分别放置0h，1h，2h后质量变化很小，说明低温对涂层G-STSo_6％wt-(PDMS-E₁₀₀₀)几乎没有影响，进一步说明了该涂层在低温下很稳定。

实施例1～3的涂层与对比例1～3相比，其弹性、耐高低温性都更好，在温度非常低时可以保证密封的需要，采用耐高温的金属橡胶减振垫后，可使发动机等管道振动事故大为减少；金属橡胶一般都弹性要求较高，本发明的杨氏模量较低，弹性较好，从而更有利于安装。

由以上结果可以看出，本发明通过将明胶在浓度为7.96mmol/L的十四烷基硫酸钠(STSo)存在下制备成多肽单层膜后，再与分子量为1000环氧聚硅氧烷进行接枝反应，不仅可以控制膜的厚度在纳米级别，使涂层材料具有较高的柔韧性，还能提高材料的耐高温、耐低温、耐大温差等性能。说明多肽单层膜与明胶聚合物相比，其结构、性能均发生了一定程度改变，其与环氧聚硅氧烷接枝后，膜的性能产生了预料不到的变化。另外，先对明胶进行改性后接枝的方法接枝率不易控制，所得涂层中有未接枝成功的环氧聚硅氧烷，部分易在洗脱过程中溶出，对膜的稳固性即附着性能造成影响，未溶出部分在后续使用过程中，易溶解渗出、化学稳定性差。

Claims (7)

1.用于金属橡胶材料的超疏水高弹性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将分子量为1000的环氧聚硅氧烷超声分散于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液中得到混合溶液；

2）将胶原多肽单层膜G-STSo_6%wt置于混合溶液中1~3小时，温度为48~52℃；

3）将胶原多肽单层膜G-STSo_6%wt在丙酮中提拉多次去除掉未反应的环氧聚硅氧烷，用高纯氮气吹干后置于氮气中保存；

所述涂层上环氧聚硅氧烷的接枝率为2.9~3.7%，接触角为125~136°；杨氏模量为5~7GPa；耐高温特性：高温失重率为0.004~0.008%；耐超低温特性：超低温失重率为0.004~0.007%；

所述多肽单层膜G-STSo_6%wt的制备方法为：

（1）在50℃下，配制多肽溶液，然后加入表面活性剂十四烷基硫酸钠（STSo），得到STSo浓度为7.96mmol/L的多肽- STSo混合溶液，保温备用；

（2）将基底材料浸入混酸溶液中处理，冲洗至中性，用氮气吹干后再烘干；

（3）将烘干后的基底材料浸入聚乙烯亚胺（PEI）水溶液中处理后，用水冲洗，用氮气吹干后再烘干，得到沉积有PEI的正离子化的基底材料；

（4）将正离子化的基底材料浸入步骤（1）所得多肽- STSo混合溶液中，沉积8~12 min，然后将其在去离子水中提拉20~25次，用高纯氮气吹干后，即得多肽单层膜G-STSo_6%wt。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温失重率为在300±10℃下，放置2h的失重率；

所述超低温失重率为在-88±10℃液氮中放置2h的失重率；

所述接枝率为：接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量占接枝反应前膜上伯氨基摩尔量的百分比；

接枝反应前、后膜上伯氨基摩尔量的变化量可通过(W_D-W₀)/1000计算，其中，W_D为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷后的质量，W₀为多肽单层膜接枝环氧聚硅氧烷前的质量；

所述环氧聚硅氧烷的分子式如下所述：

。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多肽单层膜的伯氨基暴露量为14.51±0.3%，单层膜的厚度为6.6 nm，多肽单层膜的Zeta电位为-3.33mV，接触角为61±1°。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述胶原多肽单层膜G-STSo_6%wt的二级结构为：α-helix为24.28±0.1%；β-sheet为23.21±0.12%；β-turn为4.70±0.03%；randomcoil为47.80±0.20%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属橡胶材料为钛。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲液的pH为=9.6。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述混合溶液中环氧聚硅氧烷的浓度为0.008~0.012mol/L。