[发明专利]一种基于原位聚合的层状多孔结构的聚合物涂层及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于原位聚合的层状多孔结构的聚合物涂层及其制备方法，包括以下步骤：(1)将含双键的单体溶解在聚电解质溶液中，滴加在基底I表面，在液滴上覆盖基底II，经过原位聚合得到聚电解质涂层；(2)聚电解质涂层浸泡在光交联剂的溶液中；再将涂层静置于黑暗潮湿的环境中得到平整致密的涂层；(3)将静置后的涂层在驻波光学下进行内层交联，再经酸或碱溶液中浸泡得到所述聚合物涂层。本发明利用原位聚合制备得到聚电解质涂层，通过赋予涂层二次交联能力实现涂层内的层状交联，同时利用在酸/碱环境中未交联区域聚电解质微相分离的能力，快速高效地制备出一种具有层状多孔结构的涂层。

技术领域

本发明涉及功能涂层领域，具体涉及一种基于原位聚合的层状多孔结构的聚合物涂层及其制备方法。

背景技术

多孔涂层在药物递送、催化、光子晶体、分离、浸润性、隔音隔热等领域有着十分广泛的应用。其中，孔洞结构对于材料功能化的实现具有至关重要的作用。例如，孔洞的存在影响涂层载药缓释性能；规则孔洞的制备赋予材料特殊的光电性能；孔洞的长径比会影响材料渗透性能。因此，多孔涂层中微孔结构的调控是制备功能化多孔涂层的关键。

规则的层状多孔结构广泛存在于自然界中，赋予生物体特殊的性质。例如珍珠层由有机多孔层和无机致密层交替组成，展现出良好的光泽度和抗冲击性能；鲸鱼须具有平行的片层和孔洞结构，使其具有优异的断裂强度；木材的层状多孔结构赋予其良好的韧性。受此启发，制备层状多孔涂层对于材料功能化拓展具有重要意义。

申请人前期专利CN108485512A公开了一种图案化多孔聚合物涂层及其制备方法，实现了区域致孔，图案化多孔的聚合物涂层，可用于制备不同形状、不同尺寸的区域的选择性致孔涂层。但并未实现多层的规律孔洞结构，仍需进一步研究。

WO 2019/177067 A1公开一种层状纳米孔结构材料制备方法，所制得的材料可用于防伪光学领域、微流控诊断技术等。然而，该发明涉及的仅为在油溶性材料内部实现层状纳米微孔的制备。目前为止，通过原位聚合的方法实现聚电解质涂层的制备，并通过进一步调控实现涂层内多孔结构的制备还有待探究。

发明内容

本发明提供了一种基于原位聚合的层状多孔结构的聚合物涂层的制备方法及其产品，通过原位聚合的方法实现了聚电解质涂层的制备，并通过赋予材料二次光响应性实现涂层内的层状交联的实现，用于层状多孔结构的制备，拓宽了聚电解质涂层在功能涂层领域的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是

一种基于原位聚合的层状多孔结构的聚合物涂层，包括以下步骤：

(1)将含双键的单体溶解在聚电解质溶液中，得到混合溶液；将混合溶液滴加在基底I表面，在液滴上覆盖基底II，经过光照后原位聚合得到聚电解质涂层；

(2)将步骤(1)制备的聚电解质涂层浸泡在光交联剂的溶液中，得到含有交联剂的涂层；再将涂层静置于黑暗潮湿的环境中得到平整致密的涂层；

(3)将步骤(2)得到的涂层在驻波光学下进行内层交联，再经酸或碱溶液中浸泡、冷冻干燥得到所述层状多孔结构的聚合物涂层。

本发明中涂层内层状交联实现的原理为：单波长光垂直照射反射表面产生的反射光和入射光的频率相同，方向相反，相遇后会自发形成能量周期分布的驻波光学。当含有光交联剂的涂层驻波光学下，高能区域会发生光交联反应，形成共价键；而能量较低区域则无法实现光交联键的形成，发生层状交联的涂层未交联的区域在酸/碱环境中容易发生微相分离，形成微孔结构；而交联区域分子链运动被限制，在酸/碱性环境中保持平整致密的状态，从而使得涂层纵向上微孔区域和致密区域交替存在。基于此，即可实现原位聚合聚电解质涂层内的层状交联，得到层状多孔涂层。

所述含双键的单体包括带正电性单体或带负电性单体；所述聚电解质包括带负电的聚阴离子或带正电的聚阳离子。