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聚多巴胺对聚丙烯薄膜表面的亲水性修饰研究_陈铭忆

第10期

2013年10月

高分子学报

ACTA POLYMERICA SINICA

No.10Oct.,2013

聚多巴胺对聚丙烯薄膜表面的亲水性修饰研究_陈铭忆

1319

*2013-02-04收稿,2013-04-18修稿;国家自然科学基金(基金号21274007)、北京市自然科学基金、北京市教育委员会科技计划重点项目(项目号KZ201110011014)和北京市教委科技创新平台项目(项目号PXM2012-014213-000025)资助.**通讯联系人,

E-mail :wenbianying@tsinghua.org.cn doi :10.3724/SP.J.1105.2013.13060

聚多巴胺对聚丙烯薄膜表面的亲水性修饰研究

*

陈铭忆张扬温变英*

*

(北京工商大学材料与机械工程学院

北京100048)

摘要利用多巴胺可在固体材料表面自聚合的特性,在聚丙烯(PP )薄膜表面制备有一定厚度的聚多巴胺

层.通过接触角测量仪(CA )和扫描电子显微镜(SEM )对修饰膜的表面进行相应的表征.考察了溶液的pH 值、多巴胺的浓度和反应时间等制备条件对修饰膜亲水性的影响;对修饰膜的耐久性能进行了一定的探索;并用万能力学试验机测试聚多巴胺层与PP 膜间的剥离强度.研究结果表明,多巴胺可在PP 膜表面发生自聚,对表面进行修饰;在溶液pH 值为8.5,多巴胺浓度为2.0g /L ,反应时间24h 的实验条件下,对PP 膜的亲水性能改善效果最佳,接触角从未经修饰时的105ʎ下降至63ʎ左右;耐久性能测试结果表明,该方法制备的修饰层在60ħ的水溶液中或在pH 值介于1.0和10.0范围的溶液浸泡后,仍可保持原有修饰表面的亲水特性;T 型剥离结果表明聚多巴胺层与PP 膜间的剥离强度为(25.3ʃ3.0)N /m.关键词

聚多巴胺,聚丙烯,表面修饰

聚丙烯(PP )作为一种常用的高分子材料,具

有优良的机械性能、耐腐蚀性、电绝缘性、无毒、易加工及价格低廉等优点,其薄膜、片材及各种制品在日常生活中有着广泛的应用.但PP 由于表面的非极性,与水溶液的浸润性并不理想,且易带静电等特征给PP 材料的进一步应用带来许多局限.对PP 材料进行亲水改性,能拓宽其在多种领域的应用范围.

近年来的仿生学研究发现,在水溶液中,左旋3,4-二羟基苯丙氨酸(L-DOPA ,或L-多巴)的儿茶酚衍生物3,4-二羟基苯丙氨(多巴胺)能发生氧化聚合,在固体材料表面形成一层强黏附的复合

[1 3]

.如图1所示,多巴胺的邻苯二酚基团被氧

化,生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物.多巴胺和多巴胺醌之间发生反歧化反应,产生半醌自由基,然后偶合形成交联键,同时在基体材料表面形成紧密黏附的交联复合层

[4 6]

.多巴胺通过

发生类似海洋贻贝黏液固化的反应稳定附着在固体材料表面,其与基体间超强黏附行为的机理还有待进一步的研究,但目前已有的研究结果[1,2]

表明,多巴胺在固体材料表面黏附行为的作用机理来自于多巴胺的邻苯二酚与氨基官能团与材料的表面间的共价和非共价的相互作用.

Lee 等[2]

在多种有机及无机材料表面修饰了

Fig.1Scheme for dopamine cross-linking in aqueous solution