[發明專利]一種多功能天然超疏水材料及其應用

在審

• 申請號: 202011093971.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112264272A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 楊鵬;李菊玲;任浩
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;C09D189/00;C09D191/06;C09D5/00;C09D5/08
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種多功能天然超疏水材料及其應用，該材料是在還原劑還原蛋白質得到的相轉變涂層上修飾安全無毒的疏水物質形成的超疏水涂層。該超疏水涂層制備方法簡單，可粘附在任意基材表面，具有良好的機械穩定性和疏水穩定性。該超疏水涂層可對纖維素膜進行改性，得到可回收的具有抗霉菌性能的超疏水包裝材料，抵抗液體食物的粘附；對醫用材料(輸血管、輸血袋等)進行改性，得到抵抗生物流體粘附的超疏水醫用材料；對馬桶、便池等陶瓷面進行超疏水改性，抵抗尿液的粘附；對生活用品(衣服、圍裙)進行超疏水改性；用作大面積應用場景(墻體、船舶、混凝土蓄水池、木質地板、冰箱內部、抽油煙機內部、空調儲水盒以及內部管道)的防水涂層。

技術領域

本發明屬于超疏水材料技術領域，具體涉及一種在相轉變涂層上修飾安全無毒的疏水物質形成的多功能超疏水涂層材料，以及該超疏水涂層材料的應用。

背景技術

自然界存在很多超疏水表面，比如荷葉、鴨毛等，受自然界的啟發，超疏水廣泛地應用于生產生活中，如自清潔、抗污、抗冰、油水分離等。特別是一些粘性很大的液體食物(如酸奶、蜂蜜)很容易粘附在包裝以及衣服等表面，造成嚴重的食品浪費，清洗過程中也會造成嚴重的水資源浪費；在醫療領域，血液容易粘附在手套、輸血袋、輸血管等醫療器材上，造成醫療污染，增加疾病感染的風險。這些問題可以通過構筑一個安全無毒的超疏水表面得以解決。

目前超疏水表面使用的疏水物質主要是碳氟化合物，碳氟化合物的毒性導致它不能應用在食品、醫藥以及生產生活中的其他領域。另外，超疏水材料往往構筑在平面材料上，而生活中的材料大多數不是平面的，例如管狀，鏤空結構等，因此在異形材料上構筑超疏水表面也是目前一個很大的挑戰。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備方法簡單，環境友好，可以粘附在任意基材表面，具有很好的機械穩定性和疏水穩定性的多功能天然超疏水材料，并為該超疏水材料提供新的應用。

針對上述目的，本發明所采用的天然超疏水材料是在還原劑還原蛋白質得到的相轉變涂層上修飾安全無毒的脂肪酸或生物蠟形成的超疏水涂層；其中，所述的相轉變涂層包括相轉變薄膜或/和相轉變產物。

上述的蛋白質包括溶菌酶、乳白蛋白、胰島素、血清白蛋白(人、馬、牛、兔、鼠、羊屬)、血清、胰凝乳蛋白酶、甲狀腺乳球蛋白、轉鐵蛋白、乳鐵蛋白、纖維蛋白原、清蛋白、α-淀粉酶、膠原蛋白、角蛋白、胃蛋白、β-乳球蛋白、肌紅蛋白、脫脂奶等中任意一種。

上述的還原劑包括半胱氨酸、谷胱甘肽、巰基乙醇、二硫蘇糖醇、三(2-羧乙基)磷鹽酸鹽等中任意一種。

上述的脂肪酸包括肉桂酸、肉豆蔻酸、硬脂酸等中任意一種，生物蠟包括棕櫚蠟、蜂蠟、小燭樹蠟、米糠蠟等中任意一種。

本發明超疏水材料由下述步驟制備得到：

1、將0.5～200mg/mL還原劑的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液用NaOH調節至pH為1～11，然后將其與0.5～200mg/mL蛋白質的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液按體積比為1:1混合均勻，得到混合溶液；將所得混合溶液通過滴加或浸涂或噴涂的方式修飾在基材表面，室溫下培養0.5～10小時，在基材表面形成具有強粘附性的蛋白質相轉變涂層。

2、將生物蠟通過旋涂或浸涂或噴涂的方式修飾在步驟1所述的相轉變涂層上，得到修飾生物蠟的蛋白質相轉變涂層，即天然超疏水涂層；或將脂肪酸通過接枝的方式修飾在步驟1所述的相轉變涂層上，得到修飾脂肪酸的蛋白質相轉變涂層，即天然超疏水涂層。

上述步驟1中，優選將10～50mg/mL還原劑的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液用NaOH調節至pH為6～10，然后將其與10～50mg/mL蛋白質的4-羥乙基哌嗪乙磺酸緩沖溶液按體積比為1:1混合均勻，得到混合溶液。