[發明專利]一種簡便廉價的通用包覆技術

在審

• 申請號: 201510432405.7
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN104979514A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 馮金奎;張震
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明屬于材料領域，特別涉及一種簡便廉價的通用包覆技術。

背景技術

物質表面的包覆修飾改性一直在現代化學，生物，材料科學，以及應用科學，能源環境領域具有重要用途。現行的一些物質表面包覆修飾改性方法，有單分子層自組裝，功能化硅法，Langmuir-Blodgett沉積技術，疊層堆積法，以及基因工程中的表面鏈接多肽法等。其雖在一些研究中有具體的應用實例，

但在廣泛的實際應用中受到諸多限制。例如對修飾層與基質表面化學性質的特殊要求(如功能化硅法)，復雜設備的使用和所包覆修飾基質的大小和形體的限制(Langmuir-Blodgett沉積技術)，以及多級繁瑣的修飾步驟(疊層堆積法，表面鏈接多肽法)等。

因此，開發一種簡便，通用的物質表面包覆修飾改性方法是十分必要的。

已有研究表明多巴胺可以在多種物質表面粘附，且粘結性能優異，過程簡單易行。此種方法源于貽貝分泌的一種絲足蛋白可以有效地粘結在各種物體的表面，已有科學家對此現象的原理進行了研究。研究結果表明，該絲足蛋白中的二羥基苯丙氨酸(DOPA)起到主要作用，并證明多巴胺可以在各種有機或無機材料基體表面粘結，粘結性能與基體無關。專利CN103682216A中，通過多巴胺在PP多孔膜表面聚合形成聚多巴胺，并作為中間層，在上面覆蓋一層二氧化硅陶瓷，進行薄膜表面的包覆修飾改性。但多巴胺價格昂貴，顯然制約了其進一步的實際應用，尤其是工業化前景。

發明內容

為解決上述問題，我們發明了一種廉價且簡便通用的包覆方法，所使用的原料費用遠不及多巴胺包覆的十分之一，且修飾包覆性能可與多巴胺相比擬，可包覆高分子薄膜，硬幣，氮化硼等物質，涵蓋了合金，無機材料，有機聚合物幾乎所有物質領域，具有廣泛的適用性。而且，包覆修飾過程極其簡便，只需將所要包覆的基質浸入所配混合溶液，攪拌多天即可。

本發明的目的在于提供一種含有酚類及其衍生物和常見氨基酸的包覆方法，該包覆方法具有簡便易行，通用性強，可包覆各種物質，且原料廉價易得的優點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種簡便廉價的通用包覆技術，以醇和水的混合溶劑作為反應介質，加入摩爾比為1:1的酚類物質和氨基酸配制成溶液，并滴加氨水，將所需包覆的物質浸入其中并攪拌5-7天，水洗、風干、即在基質表面形成一層酚類物質和氨基酸的聚合物包覆層。

酚類物質和氨基酸，在堿性溶液及氧化環境中，能在基體材料表面自聚-復合，形成具有高粘附性的膜層，但PH值過大時，不利于反歧化反應和后續交聯反應的進行，因此，本發明優選的氨水的加入量為溶液總體積的1-50‰，醇和水的體積比為1:2。

酚類物質和氨基酸的聚合物的包覆性能受到酚類物質結構特性和氨基酸化學性質的影響，本發明對酚類物質及其衍生物和氨基酸的種類進行篩選，以獲得較佳的應用性能，優選的包覆膜原材料如下：苯酚，鄰苯二酚，間苯二酚，對苯二酚，三羥基苯，對羥基苯甲醛，二羥基苯甲醛，二羥基苯甲酸或三羥基苯甲醛；賴氨酸，聚賴氨酸，色氨酸，酪氨酸及具有類似結構的乙胺，乙二胺，聚乙二胺。

優選的是，所述常見氨基酸為賴氨酸。可進行ε-氨基的甲基化形成一甲基，二甲基和三甲基賴氨酸或進行乙酰化和泛素化等修飾。

包覆對改善材料的電化學性能有很大幫助，但包覆層也不易過厚或過薄，例如制備電池包覆隔膜時，包覆厚度太大時，雖然界面反應得到很好抑制，但鋰離子嵌入石墨層間的石墨層間的遷移距離增長，遷移難度增大，嵌鋰容量開始降低；包覆厚度太薄時，電極表面的石墨結構未能被有效覆蓋，電解液組分在石墨表面的還原反應不能被有效控制，電極性質也會因此受到一定程度的影響。因此，優選的酚類物質和氨基酸的聚合物包覆層厚度為20nm-300um。

本發明的有益效果：

本發明提供了一種簡單易行，且原料廉價易得的包覆方法，用途廣泛且極具工業化前景。可以應用于涂料，能源，電池等各個行業，如修飾隔膜，改善其潤濕性，包覆電極材料，提高電化學性能等等。

附圖說明

圖1鄰苯二酚和賴氨酸聚合物包覆的聚乙烯薄膜圖(左邊為包覆，右邊為未包覆)

圖2鄰苯二酚和賴氨酸聚合物包覆的氮化硼粉末圖(左邊為未包覆，右邊為包覆)

圖3鄰苯二酚和賴氨酸聚合物包覆的硬幣圖(左邊為未包覆，右邊為包覆)

圖4鄰苯二酚和賴氨酸聚合物的紅外光譜圖

圖5鄰苯二酚和賴氨酸聚合物包覆的聚乙烯薄膜循環圖(石墨作為正極，鋰片作為負極)