[发明专利]一种基于可见光引发的材料表面接枝聚合功能化改性方法

说明书

技术领域

本发明属于材料改性技术领域，涉及一种材料表面功能化的改性方法，具体涉及了一种基于可见光引发的材料表面接枝聚合功能化改性方法。

 

背景技术

人类社会的文明史可以认为是材料的发展史，材料在人类活动中起到举足轻重的作用，精确控制这些材料表面的化学性质无论是在材料科学还是在化学和生物技术等领域都有着非常重要的意义。由于局限于当今科学技术的发展，一种材料本身并不能完全满足人们使用时所需的所有物理化学性能。因此，对材料表面进行功能化改性，从而获得具有特定化学性质的材料表面已成为推动材料及器械等领域应用发展的重要举措。

然而目前已有的多数功能化改性策略往往涉及多步反应且只针对某一种材料，这显然使得材料表面改进技术的推广应用受到极大制约。如与本发明最为接近的现有技术为公开号CN101538373A的中国专利，该专利公开了一种聚氨酯材料表面共聚合接枝改性的方法，具体在聚氨酯材料表面通过化学方法接上可聚合的碳碳双键，在引发剂和乙烯基单体的存在下，经自由基接枝共聚合而对聚氨酯材料表面接枝改性。该方法虽然解决了聚氨酯材料的表面改性问题，但由于该方法只针对聚氨酯材料，无法用于其他种类材料的表面改性。

另外，随着生物医用材料的迅速发展，对于在热和紫外光改性条件下不能稳定存在的材料（如降解材料）及生物功能单体，一种操作简便、反应条件温和、接枝效率高、接枝速度快、普适性强的材料表面功能化改性方法就显得非常必要。

发明内容

有鉴于此，为了满足上述需求，本发明旨在提供一种基于可见光引发的材料表面接枝聚合功能化改性方法，该方法操作简便，反应条件温和（室温），接枝效率高，接枝速度快，普适性强。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，发明人通过大量实验摸索后，提出了以下技术方案：

一种基于可见光引发的材料表面接枝聚合功能化改性方法，具体包括以下操作步骤：

步骤1）制备多巴胺异丁基溴化合物；

步骤2）在反应装置中，将材料与含有多巴胺异丁基溴的碱性溶液进行反应；

步骤3）待步骤2中所述的反应完成后，得到表面接有异丁基溴的材料；

步骤4）在反应装置中，将步骤3中得到的表面接有异丁基溴的材料与含有十羰基二锰的单体溶液在可见光辐照下进行接枝聚合反应；

步骤5）待步骤4中所述的接枝聚合反应完成后，得到表面功能化改性的材料，完成材料表面功能化改性。

进一步的，在步骤1中，所述巴胺异丁基溴化合物的制备方法具体包括以下步骤：

a.在反应装置中，将2-溴异丁酰溴缓慢滴入含有硼砂和多巴胺盐酸盐，且pH值为9-10的碱性溶液中，在温度为0-30℃的条件下，反应10-24小时，得到反应液；

b.将上述制得的反应液调至pH值为2-4的酸性反应液，采用乙酸乙酯萃取分离该酸性反应液，得到有机相；

c.将上述得到的有机相进行旋转蒸发、色柱谱提纯后，制备得到所述多巴胺异丁基溴化合物。

优选地，在步骤1的a中，所述2-溴异丁酰溴与所述多巴胺盐酸盐的质量摩尔比为1:1-1:1.2，所述硼砂与所述多巴胺盐酸盐的质量摩尔比为1:1-1:1.2，所述碱性溶液为碱性水溶液。

优选地，在步骤1的b中，采用盐酸将所述反应液调至pH值为2-4的酸性反应液。

优选地，在步骤2的反应中，所述的碱性溶液为三羟甲基氨基甲烷–盐酸缓冲水溶液，所述的多巴胺异丁基溴在碱性溶液中的质量/体积的百分浓度为3-10%。

优选地，在步骤2的反应中，所述碱性溶液的pH值为8-9，所述反应的温度为15-45℃，所述反应的时间为5-24小时。

优选地，在步骤4的反应中，所述的单体溶液为乙烯基单体溶液，所述的十羰基二锰与所述乙烯基单体的质量摩尔比为1:395-1:1000，所述的可见光波长为400-700nm，所述的可见光强度为20-45 mW/cm²，所述反应的温度为20-30℃，所述反应的时间为10-30 min。

优选地，所述的乙烯基单体选自甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、苯乙烯、N–乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸缩水甘油酯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、N–异丙基丙烯酰胺中的一种或多种的混合。

优选地，所述的乙烯基单体溶液的溶剂选自乙腈、甲苯、甲醇、丙酮、N,N–二甲基甲酰胺中的一种或多种的混合。

优选地，所述的材料为固态材料，其形状为粒状或膜状或管状或棒状。