[发明专利]一种在微织构表面上接枝聚合物单体的制备方法

说明书

一种在微织构表面上接枝聚合物单体的制备方法，在所选基底表面采用激光加工制备表面微织构，然后在微织构表面上依次实现表面上羟基的生成、羟基与3‑(2‑溴异丁醇胺基)丙基(三甲氧基)硅烷引发剂之间的共价结合、引发剂与单体之间的共价结合，获得接有聚合物层的微织构基体表面。使用本方法制得的接枝表面可以在发挥被接枝聚合物有益作用的同时，很好的保护被接枝聚合物不被外力磨损、撕裂，对表面接枝技术的工业应用具有重要作用，该方法条理清晰、操作简便，可广泛应用于各种宏观、微观机械零部件表面的加工中。

技术领域

本发明属于固体表面微织构以及表面接枝领域，具体涉及一种在微织构表面上接枝聚合物单体的制备方法。

背景技术

表面接枝是指通过化学反应的方式从基体表面上逐步“长出”聚合物链的过程，这些致密的链最终覆盖在表面上形成特定厚度的聚合物层。接枝后表面的性能由其单体的性能而定，通过选择合适的单体可赋予被接枝表面独特的防雾、防污、防腐、超润滑等性能。然而，由于聚合物链与基体表面的连接并不牢固，接枝层存在易撕裂、易破损的问题，使得接枝层表面承载能力较低，限制了表面接枝技术的广泛使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有接枝层表面易撕裂、易破损的不足，提供一种在微织构表面上接枝聚合物单体的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种在微织构表面上接枝聚合物单体的制备方法，所述的方法是在微织构表面依次实现表面上羟基的生成、羟基与引发剂之间的共价结合、引发剂与单体之间的共价结合。

进一步，所述制备方法包括如下步骤：

(1)选取基体材料，将基体分解成15×20mm大小的片；

(2)采用激光加工技术在基体表面制备微织构并对表面进行清洗打磨处理；

(3)依次用正己烷、丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗3min，用氮气吹干，将干燥的微织构基体表面放入体积比3:1的浓硫酸与双氧水的120℃混合溶液中浸泡30min，用去离子水反复清洗，氮气吹干，放入90℃烘箱处理60min，再用等离子体发生装置对基体表面进行等离子体处理，得到表面富含羟基的微织构基体；

(4)将表面富含羟基的微织构基体浸没到3-(2-溴异丁醇胺基)丙基(三甲氧基)硅烷溶液中，室温下反应12h后取出，依次用甲苯、乙醇、去离子水分别超声清洗3次，每次1-2min，用氮气吹干，得到表面接有引发剂层的微织构基体；

(5)将单体溶液抽真空后使用氮气填充20min，在氮气保护下向单体溶液中注入2.5ml无氧气的三氟乙醇，得到单体混合液；

(6)在氮气保护下，用注射器抽取全部的单体混合液注入含有10mg溴化亚铜与接有引发剂层的微织构基体的试管中，密封试管，室温下震荡反应一定时间后暴露于空气中终止反应，将基体取出，用三氟乙醇清洗15min，再用氮气干燥，得到接有聚合物层的微织构基体表面，即实现了在微织构表面上接枝聚合物单体的制备。

再进一步，所述步骤(1)中，所述基体材料包括但不限于硅、二氧化硅、不锈钢、铝、铜、碳化硅或氮化硅。

更进一步，所述步骤(2)中，所述微织构包括但不限于圆、三角形、多边形、网格形、条纹形、箭头形、螺旋线形、文字形、花瓣形、手掌形或头像形的一种或几种组合的深度一致或递变的微凹坑或微凸柱。

优选的，所述步骤(3)中，所述等离子体处理电压80-90V，电流0.8-0.9A，处理时间90-120s。

优选的，所述步骤(4)中，所述的3-(2-溴异丁醇胺基)丙基(三甲氧基)硅烷溶液的配制方法是将3-(2-溴异丁醇胺基)丙基(三甲氧基)硅烷溶于无水甲苯中，浓度为1mmol/L。