[发明专利]一种条纹型抗垢涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及化学涂料，特别是一种表面具有条纹的抗生物垢涂层。

背景技术

生物垢又称为生物污垢，通常是由于材料在水环境下，其表面上发生微生物沉淀积累并形成污垢，常见的生物垢有蛋白、细菌、硅藻、绿藻、藤壶等。受到生物垢影响的领域主要涉及两种：一方面是海洋领域，包括水处理，水下建筑，船体等，生物垢往往会引起过多的能耗，增加额外的成本。另一方面是医学领域，如医疗器械感染等。抗生物垢材料的研究受到广泛的关注。从上世纪五十年代的商业产品三丁基锡涂层到近十年的吡硫锌、吡硫铜涂层，人们在研究抗生物垢材料的同时也逐渐转向重视环境污染问题。

为了减少环境污染，一方面，人们试图利用低毒性涂料或者无毒性涂料来替代之前的涂层产品，但由于受到高成本和低抗垢性能的制约，尚未获得广泛的应用。另一方面，一些研究表明，涂层表面的几何图案会有效提高涂层的抗垢性能。本专利基于此点，采用光聚合与掩模相结合的方法，在材料表面制备了一层具有一定宽度条纹的图案型抗垢涂层，有效提升了涂层的抗垢性能。本专利设计了三种带有不同抗垢官能团的聚合物涂层，分别简称为磺基甜菜碱涂层，聚乙二醇涂层和含氟涂层。其中，磺基甜菜碱类涂层基于其具有良好的抗蛋白吸附能力，同时又具有温度、盐度双重敏感性，因此，在近几年的研究比较活跃；聚乙二醇涂层的抗垢性能早已被人们所熟知，它可以阻止非特异性蛋白和细胞的吸附，早在上世纪90年代就已经有了很多基础性研究，在生物医学领域具有很好的应用前景；而含氟涂层由于其疏水性能、自清洁能力和抗垢能力也成为人们广为关注的抗垢材料。

发明内容：

本发明的目的在于介绍一种提高涂层抗垢性能的方法。对比同一种聚合物无条纹的涂层，依照本发明所制备的条纹型涂层抗垢效果提升。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种条纹型抗垢涂层的制备方法，其特征在于：该抗生物垢涂层表面结构为聚合物与基材交替的条纹型结构，图案为凸凹交替、宽度一致，涂层厚度范围在100-300nm之间；制备方法包括以下步骤：(1)将具有抗生物垢功能的单体配成单体溶液，配方如下:具有抗生物垢功能的单体的质量份数为30～40，乙醇或乙醇和水组成的混合溶剂50～90、引发剂0.3～0.4、交联剂1～2；具有抗生物垢功能的单体为带有阴阳离子官能团的(甲基)丙烯酸酯或者(甲基)丙烯酰胺类单体，或者聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，或者氟取代(甲基)丙烯酸酯结构的单体；(2)按照掩模、PET膜、基材的顺序依次叠置并压紧，吸取上述单体溶液到PET膜与基材的间隙中；曝光5-10分钟，其中光强为20-40mw/cm²。

进一步，所使用的具有抗生物垢功能的单体为甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱或者甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯或者丙烯酸十三氟辛酯。

进一步，所述引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，所述交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

进一步，通过毛细管吸取上述单体溶液到PET膜与基材的间隙中。

进一步，所使用的掩模的条纹尺寸范围为1-20微米。

进一步，抗L929细胞粘附的条纹尺寸为6微米。

进一步，其中所使用的PET膜为厚度为80-160μm的透明薄膜。

特别需要说明的是，针对不同尺寸的生物垢需使用不同宽度的条纹，来提升涂层本身的抗垢性能。涂层的主要成份分别为光固化的聚甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱、聚甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸十三氟辛酯。

更具体的：包括以下步骤：(1)将具有抗生物垢官能团的单体配成溶液，配方如下

(2)通过PET膜保护、掩模制条纹和毛细管扩散的处理方法制备预固化样品，曝光5-10分钟，其中光强为20-40mw/cm²。

其中，所使用的具有抗生物垢功能的单体的特征为带有阴阳离子官能团的(甲基)丙烯酸酯或者(甲基)丙烯酰胺类单体，或者聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯，或者氟取代(甲基)丙烯酸酯结构的单体。

其中预固化样品所使用的处理方法具体为按照掩模、PET膜、基材的顺序依次叠置并压紧，单体通过毛细作用扩散到PET膜与基材的间隙中。

其中所使用的PET膜为厚度为80-160μm的透明薄膜。

其中所使用的掩模的条纹尺寸为1-20微米，最佳抗L929细胞粘附的条纹尺寸为6微米左右。一般的条纹宽度建议小于细胞尺寸。