[发明专利]一种基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层制备方法，具体步骤如下：将盐酸多巴胺和纳米零价铁溶解于三羟甲基氨基甲烷‑盐酸缓冲液中，得到混合溶液；所述混合溶液中盐酸多巴胺和纳米零价铁的摩尔浓度均为1～50mM；在室温下，将待涂覆材料浸渍于所述混合溶液中，使两者充分接触；将步骤S2浸渍后得到的材料取出，洗净烘干；将步骤S3得到的材料浸渍于低表面能改性剂中，使两者充分接触，洗净烘干后，在待涂覆材料表面得到基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层。本发明所得涂层的静态水接触角最高可达到160.5°，滚动角最小可达到1°以下，具有优异的超疏水性，在复合材料制备、自清洁、油水分离、海洋防腐和防污等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于表面超疏水改性制备技术领域，具体涉及一种基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层制备方法。

背景技术

超疏水表面是指与水滴的静态接触角达到150°以上且滚动角小于10°的表面。自荷叶表面的自清洁和超疏水特性被发现后，学术界对超疏水进行了大量的研究，并应用于自清洁、防腐、防雾、防结冰、防污、生物医学、油水分离等领域。

超疏水表面的构建主要包括两个关键因素：仿荷叶表面的微纳米结构和低表面能组分。常见的构造方法包括浸渍、喷涂、蚀刻、化学气相沉积和电泳沉积等。但这些方法只适用于特定的材料，对基材选择性具有限制，在任意材料表面构建具有强粘附力的超疏水涂层仍然是目前面临的难题。

多巴胺作为贻贝粘附蛋白的主要成分，2007年Lee等人发现其能在弱碱性溶液中自发聚合并在任意材料表面自发沉积，具有良好的粘附性能，且聚多巴胺表面具有大量的化学位点可进行二次改性，因此基于聚多巴胺沉积的表面改性是当前的研究热点。然而多巴胺的自聚合沉积存在反应速度慢、表面不平整和耐溶剂性差等缺点，因此多种氧化剂被用于多巴胺的氧化诱导聚合，包括CuSO₄、(NH₄)₂S₂O₈、NaIO₄(CN106000125A，CN108785748A)等氧化剂。但是材料表面的聚多巴胺涂层的超疏水改性仍然是一个挑战，上述氧化剂制备的聚多巴胺涂层在低表面能改性后难以获得预期的超疏水效果(李国滨等，高分子材料科学与工程，2020，36(12)：142-150.)，使得聚多巴胺在超疏水领域的应用受到限制，尤其是在自清洁和海洋防污领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有的氧化剂诱导聚多巴胺沉积法中使用大量有害于环境的氧化剂和疏水改性效果差的缺点，并提供一种基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层制备方法。该方法可在任意材料表面快速形成超疏水涂层，是一种环境友好，快速简便以及具有极低滚动角的超疏水涂层的制备方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层制备方法，具体步骤如下：

S1：将盐酸多巴胺和纳米零价铁溶解于三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中，得到混合溶液；所述混合溶液中盐酸多巴胺和纳米零价铁的摩尔浓度均为1～50mM；

S2：在室温下，将待涂覆材料浸渍于所述混合溶液中，使两者充分接触；

S3：将步骤S2浸渍后得到的材料取出，洗净烘干；

S4：将步骤S3得到的材料浸渍于低表面能改性剂中，使两者充分接触，洗净烘干后，在待涂覆材料表面得到基于聚多巴胺自组装的超疏水涂层。

作为优选，所述纳米零价铁通过液相还原法制备得到。

作为优选，所述步骤S2中，将待涂覆材料在混合溶液中沉积1～12h，同时伴有磁力搅拌，搅拌速度为100～500r·min^-1。

作为优选，所述步骤S3和步骤S4中，烘干温度为50～120℃。