[發明專利]以多巴胺為二級平臺構建超浸潤高分子膜的方法及其應用

在審

• 申請號: 201910159485.1
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109876673A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 向艷慧;周雅梅;王樂;吳艷
• 申請（專利權）人: 嘉興南洋職業技術學院
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12;B01D17/02
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 吳宏宇

本說明公開了一種以多巴胺為二級平臺構建超浸潤高分子膜的方法，包括以下工藝步驟：(1)配置多巴胺濃度為1?5g/L的水溶液，以鹽酸、三羥甲基氨基甲烷、草酸、氫氧化鈉、醋酸中的至少兩種有機溶劑調節溶液pH為6?10；(2)將多孔材料浸沒在上述多巴胺水溶液中；(3)完成上述反應后，加入為多巴胺含量1?5倍的功能性單體繼續反應，取出多孔材料形成超浸潤高分子膜。反應條件及過程可控性強；反應條件溫和；操作步驟簡單；應用領域廣泛，適用于多種材料(無機、有機)表面的改性；避免使用有機溶劑對環境的污染。

技術領域

本發明涉及多巴胺及其應用，具體涉及一種以多巴胺為二級平臺構建超浸潤高分子膜的方法及其應用。

背景技術

近年來，含油污水面廣量大，在石油開采、石油煉制、油品儲運、油輪事故、車輛清洗、機械制造、食品加工等過程中都會產生含油污水。隨著各國經濟的快速發展，油污染的問題日益嚴峻，對自然環境和生態平衡造成了極大威脅。要實現快速、高效地分離油水乳液，就需要制備出相應的多孔材料。歸根結底，材料的分離取決于界面的性質。通常，界面材料的表面改性方法主要分為兩大類,即物理法和化學法。物理法主要包括表面涂覆和共混；化學法主要包括表面處理、輻照、接枝、界面聚合和表面交聯等。這些改性方法或多或少都存在破壞材料本體結構、降低材料力學性能、改性效果穩定性差、操作步驟繁冗以及儀器設備復雜等缺點。為克服現有改性方法的不足,需要開發一種更為經濟高效、操作簡便的方法來實現材料表面的改性，實現超浸潤界面的構建。

“生物仿生學”在全球引起的研究熱潮讓材料界面的改性出現了新的研究局面。聚多巴胺是貽貝類生物分泌的粘性蛋白質的主要成分。由于聚多巴胺具有良好的穩定性、水分散性和生物相容性,因此被廣泛應用于生物、醫藥及化學等領域中。常溫下多巴胺單體在堿性有氧環境中會發生氧化自聚生成聚多巴胺。控制聚多巴胺氧化自聚的條件如多巴胺濃度、聚合介質、聚合時間等條件可制備單分散性的聚多巴胺微/納米球。此外,聚多巴胺結構中含有大量的氨基和酚羥基等活性功能團,可以作為二級平臺與功能性單體反應，實現材料表面超浸潤性的調控，從而擴大了其在油水分離領域的應用。在功能性基團的作用下，所制備的界面材料分離效率高，抗污染性高，使用壽命延長。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種以多巴胺為二級平臺構建超浸潤高分子膜的方法，該方法反應條件及過程可控性強；反應條件溫和；操作步驟簡單；應用領域廣泛，適用于多種材料(無機、有機)表面的改性；避免使用有機溶劑對環境的污染。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：一種以多巴胺為二級平臺構建超浸潤高分子膜的方法，包括以下工藝步驟：

(1)配置多巴胺濃度為1-5g/L的水溶液，以鹽酸、三羥甲基氨基甲烷、草酸、氫氧化鈉、醋酸中的至少兩種有機溶劑調節溶液pH為6-10；

(2)將多孔材料浸沒在上述多巴胺水溶液中；

(3)完成上述反應后，加入為多巴胺含量1-5倍的功能性單體繼續反應，取出多孔材料形成超浸潤高分子膜。

在水溶液中，多巴胺的鄰苯二酚基團很容易被氧化,生成具有鄰苯二醌結構的多巴胺醌化合物。多巴胺和多巴胺醌之間發生反歧化反應，產生半醌自由基，然后偶合形成交聯鍵，同時在基體材料表面形成緊密附著的交聯復合層。多巴胺對基體材料表面的附著行為來源于多巴胺的鄰苯二酚和氨基官能團,這種結構可以和有機-無機表面建立共價和非共價的相互作用,從而使聚多巴胺交聯層強力附著在材料表面上。除此之外，鄰苯二酚活性基團能夠進行二次反應，作為二級平臺將功能分子引入材料表面,實現材料表面的進一步功能化，進而提高材料表面的抗污染性、降低表面粘附力等。

在上述方案的基礎上，作為優選，還包括將步驟(3)的超浸潤高分子膜用去離子水沖洗干凈，除去表面未反應的單體分子的步驟。

在上述方案的基礎上，作為優選，所述的多孔材料為聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、金屬篩網、聚酯海綿中的一種。