[發(fā)明專(zhuān)利]一種鎂及鎂合金表面電聚合制備聚多巴胺膜層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811098055.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109023462B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)紹康;宋磁;楊永欣;王利國(guó);周軼凡;朱世杰;王劍鋒;李敬安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25D9/02
• 分類(lèi)號(hào): C25D9/02
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新;張麗

本發(fā)明提供了一種鎂及鎂合金表面電聚合制備多巴胺膜層的方法，屬于鎂合金表面處理領(lǐng)域，將打磨、拋光后的鎂或鎂合金試樣置于含有多巴胺的電解液中并調(diào)節(jié)溶液pH值在6.5~13范圍，采用恒電流法對(duì)鎂合金處理一段時(shí)間后即可在鎂或鎂合金表面獲得聚多巴胺膜層。所述的制備方法成膜時(shí)間在40s~500s之間，膜層厚度在6nm~220nm之間。使用該方法制備聚多巴胺膜層成膜速度快、厚度可控，膜層表面平整光滑，解決了鎂合金表面自沉積聚多巴胺膜層的表面粗糙及成膜時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，可以有效提高二次改性后鎂合金的腐蝕抗性。為鎂合金的表面改性提供了一種新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎂合金表面處理領(lǐng)域，具體涉及一種鎂及鎂合金表面電聚合制備聚多巴胺膜層的方法。

背景技術(shù)

鎂合金因其良好的力學(xué)性能、較好的生物相容性和可降解性受到了廣泛的關(guān)注，然而鎂合金過(guò)快的降解速率會(huì)導(dǎo)致鎂合金在使用過(guò)程中較早失去材料所需的力學(xué)性能，限制了鎂合金的應(yīng)用。研究表明，利用表面改性技術(shù)可以在不影響鎂及鎂合金力學(xué)性能的情況下，有效提高其表面的腐蝕抗性。

多巴胺因其卓越的粘附性和良好的生物相容性成為生物材料表面改性的研究熱點(diǎn)，并且其結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)活性官能團(tuán)，可與多種生物性分子進(jìn)行結(jié)合，有利于材料的二次改性。目前，多巴胺的聚合主要有自聚合、電聚合、紫外線聚合以及酶促反應(yīng)等方式。在鎂合金表面改性領(lǐng)域，主要是以自聚合沉積的方法制備聚多巴胺膜層，利用堿性溶液促使多巴胺聚合并沉積在鎂合金表面，但是這種方法的成膜時(shí)間在2~24 h之間，膜層制備速度較慢，同時(shí)鎂合金在浸泡過(guò)程中形成的氫氧化鎂層雖然提高了鎂合金的腐蝕抗性，但是放出的氫氣會(huì)破壞自沉積聚多巴胺膜層的完整性，大大提高了膜層的粗糙度。另外，多巴胺在自沉積過(guò)程中會(huì)不可避免地形成大量的聚多巴胺團(tuán)聚并沉積于基材表面，也增加了自沉積聚多巴胺膜層的粗糙度。聚多巴胺膜層粗糙度的增加會(huì)降低后續(xù)表面改性的均勻性，難以有效提高材料所需的性能，不能充分發(fā)揮在聚多巴胺膜層表面進(jìn)行二次改性的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上限制了多巴胺膜層的廣泛應(yīng)用。

與自沉積聚多巴胺膜層相比，電聚合多巴胺膜層的制備效率有一定程度的提高，膜層覆蓋更均勻，膜層表面更平滑，更有利于材料的二次改性。Wang（Biomaterials, 2014(35), 7679-7689）在三電極體系中，利用循環(huán)伏安法在金、316L不銹鋼等工作電極表面制備了電聚合多巴胺膜層。然而鎂及鎂合金的標(biāo)準(zhǔn)電極電位小于多巴胺氧化電位，在施加電壓的情況下首先發(fā)生的是鎂合金溶解而不能發(fā)生多巴胺的聚合反應(yīng)，因此采用現(xiàn)有的技術(shù)難以在鎂合金表面制備電聚合多巴胺膜層。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種鎂及鎂合金表面電聚合制備多巴胺膜層的方法。相比于鎂合金表面自沉積聚多巴胺膜層的制備方法，所述方法成膜速度快，制備出的聚多巴胺膜層表面平滑、厚度可控。相比于自沉積聚多巴胺膜層，以電聚合多巴胺膜層作為打底層制備的復(fù)合膜層效果更好，可以有效提高二次改性后鎂合金的腐蝕抗性。

基于上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

通過(guò)電化學(xué)手段在鎂或鎂合金表面快速制備電聚合多巴胺膜層，膜層制備過(guò)程為：

1) 配制含有多巴胺的電解液并調(diào)節(jié)電解液的pH值為6.5~13；

2) 分別以拋光后的鎂合金試樣為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，在恒溫水浴下通過(guò)恒電流法在鎂合金表面制備電聚合多巴胺膜層，反應(yīng)完成后在乙醇中超聲清洗，吹干即可。

所述的鎂合金為Mg-Zn-RE系、Mg-Zn-RE-Zr系、及Mg-Zn-Ca系鎂合金。

較好地，所述電解液中的成分為水楊酸鈉和多巴胺。

較好地，所述電解液中，水楊酸鈉的濃度為0.5 mol/L~1.5 mol/L，多巴胺的濃度為1 g/L~3 g/L。

較好地，所述電解液的溫度為15 ℃~35 ℃。