[發明專利]一種基于多酚類化合物的材料表界面功能化改性方法

有效

• 申請號: 201510583621.1
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105218847B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 徐福建;胡浩;羅旭
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C09D179/02;C09D189/00;C09D171/00;C09D105/08;C09D105/10;C03C17/34;C04B41/83;C08L23/12;C08L23/06;C08L77/00;C08L75/04
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發明公開了一種基于多酚類化合物的材料表界面功能化改性方法。該方法為將要改性的基材浸泡于多酚類化合物、硅烷偶聯劑與功能分子的混合溶液中，多酚類化合物在與基材表面反應以及自聚的過程中與功能分子反應，最后形成一層多酚類化合物/功能分子復合涂層；或者把要改性的基材浸泡于多酚類化合物和硅烷偶聯劑的溶液中，利用多酚類化合物的自聚在基材表面形成一層聚多酚類化合物層，然后與功能分子溶液進行反應，得到具有功能性的涂層。本發明為不同材料的表面功能化改性提供一種普適性的、簡單易行的新方法，幾乎適用于任何基材的表面改性。最終得到的功能性牢固涂層，能明顯改善基材表面性能。

技術領域

本發明屬于材料表面改性領域，具體涉及多酚類化合物與多種功能性分子反應進而對不同材料表面進行改性的廣譜性方法。

背景技術

表面改性的方法多種多樣，各有利弊。總體上可分為物理方法和化學方法兩大類。物理方法包括共混和簡單的噴涂；化學方法包括對材料表面進行共價鍵合、表面接枝等。隨著各種新材料的發現應用和各種復雜環境下對材料性能要求的提高，對材料表面改性的要求也亟待提高，簡單易行、綠色環保、節能高效是基本要求。

多酚類化合物中含有多個酚基團，在表面改性領域中以多巴胺和單寧酸為代表。多巴胺和單寧酸分子中含有大量的鄰苯二酚官能團，使得它們的溶液在有氧的環境下會在材料表面形成一層自聚層。我們可以借助多酚類化合物在自聚過程當中或者自聚后表面大量的活性基團進行功能化改性。中國發明專利CN 104194023 A中，使用多巴胺提高醫用聚氨酯材料表面親水性和生物相容性。中國發明專利CN 104524986 A中，使用表面涂覆多巴胺和聚乙烯亞胺陽離子的方法制備了親水抗菌膜。盡管上述專利使用多酚類化合物多巴胺提高了材料的親水性等，但是方法復雜，且涂層不甚牢固。

發明內容

本發明針對現有的表面改性方法存在的步驟繁瑣、效率低下、涂層不牢固等缺點，提供了一種基于多酚類化合物的材料表界面功能化普適改性方法。本發明在表面改性過程中加入了硅烷偶聯劑。硅烷偶聯劑包括可水解基團OMe、OEt，以及末端官能團NH₂、SH、環氧等。在多酚類化合物自聚的過程當中，硅烷偶聯劑一方面能與多酚類自聚過程中形成的醌式反應，一方面能與材料表面反應結合，從而形成一種硅烷偶聯劑-多酚類化合物交聯網狀結構，并牢牢的固定在基材表面。這種結構具備了多酚類化合物在表面改性領域簡單易行的優點，又具備類比單純多酚類化合物更加牢固可靠的性能。在改性過程中添加不同的功能分子，如聚乙烯亞胺、氨基聚乙烯醇、殼聚糖等，使得材料表面進一步功能化，可適用于親水改性、抗菌改性、抗/促蛋白粘附改性等需求。與現有改性方法相比，本發明步驟簡單，適用性強，制備的功能化涂層更加牢固，使得材料可以應用于更加惡劣的環境中而維持性能不變。在醫療器械、材料防腐等領域有廣闊的潛在應用前景。

本發明的改性方法分為一步法和兩步法。一步法是把要改性的基材浸泡于多酚類化合物、硅烷偶聯劑與功能分子的混合溶液中，多酚類化合物在與基材表面反應以及自聚的過程中與功能分子反應，最后形成一層多酚類化合物/功能分子復合涂層。兩步法是把要改性的基材浸泡于多酚類化合物和硅烷偶聯劑的溶液中，利用多酚類化合物的自聚在基材表面形成一層聚多酚類化合物層，然后與功能分子溶液進行反應，得到具有功能性的涂層。

本發明所述的基于多酚類化合物的材料表界面功能化改性方法的方法一為：

(1)將功能分子溶解在pH值為8-10的三羥基甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖液中，待功能分子溶解后加入多酚類化合物和硅烷偶聯劑，功能分子的濃度為1-5g/L，多酚類化合物的濃度為0.5-5g/L，硅烷偶聯劑的濃度為0.1-0.5g/L；

(2)將待改性的基材浸泡于步驟(1)配制的混合溶液中，30-60℃下反應6-48小時；

(3)反應結束后，取出基材，用去離子水沖洗干凈，干燥，得到基材表面涂覆聚合的多酚類化合物和功能分子的復合涂層。