專利名稱：一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法
一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料化學(xué)的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥 基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法。
背景技術(shù)：
聚酰亞胺是一類以酰亞胺環(huán)為特征結(jié)構(gòu)的聚合物，這類聚合物具有優(yōu)良的耐熱、 機(jī)械和介電性能以及良好的抗沖擊、抗輻射和耐溶劑等特點(diǎn)。目前各類聚酰亞胺制品已廣 泛應(yīng)用于電子電工、汽車(chē)、航天航空等行業(yè)中。在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，近年來(lái)聚酰亞胺也展 現(xiàn)了巨大的潛力，如作為神經(jīng)電極的絕緣材料等。然而，作為有機(jī)材料，聚酰亞胺的生物相 容性問(wèn)題限制了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)作為生物材料的廣泛應(yīng)用。
納米羥基磷灰石作為無(wú)機(jī)材料中的一種，其耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度及熱膨脹系數(shù)都與 聚酰亞胺匹配。特別是在作為生物材料應(yīng)用時(shí)，納米羥基磷灰石為細(xì)胞提供了良好的微環(huán) 境，有利于細(xì)胞的粘附、增殖，顯示出優(yōu)良的生物相容性，因此我們?cè)诰埘啺繁∧け碇苽?納米羥基磷灰石涂層對(duì)其表面進(jìn)行修飾，增強(qiáng)聚酰亞胺材料的生物相容性。
因而進(jìn)行聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層具有十分重要的意義，已受 到人們廣泛關(guān)注。我們探索出一種常溫、常壓、低能耗、高產(chǎn)率、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的聚酰 亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法。該技術(shù)對(duì)改善聚酰亞胺薄膜生物相容 性，增強(qiáng)其作為生物醫(yī)用材料的應(yīng)用具有重要意義，目前已報(bào)道的方法中我們的方法是最 簡(jiǎn)單的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易 方法。本發(fā)明是在常溫常壓下，經(jīng)過(guò)三步反應(yīng)即可完成。不需要特殊設(shè)備和特殊反應(yīng)條件， 具有低能耗、高產(chǎn)率、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等特點(diǎn)，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
本發(fā)明對(duì)要解決的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
1、在1個(gè)大氣壓，10_40°C條件下，將聚酰亞胺薄膜浸泡在強(qiáng)堿水溶液中4-12小時(shí) 進(jìn)行水解，使聚酰亞胺表面產(chǎn)生(-ONa)或(-0K)；
2、加入含(Ca2+)水溶液靜置4-6小時(shí)，使(Ca2+)與聚酰亞胺表面(_0Na)或(-0K) 結(jié)合生成(-OCa+)；
3、在反應(yīng)體系中按Ca P = 1. 5-2的比例加入含(P043_)的水溶液，保持反應(yīng)體 系pH = 8-14，反應(yīng)24-72小時(shí)；
4、將聚酰亞胺薄膜取出沖洗干燥，得到表面均勻的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥 基磷灰石涂層。
所述的強(qiáng)堿水溶液包括氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液，濃度為0. 05-0. 40mol/ L;含(Ca2+)的水溶液包括氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鈣等的水溶液，(Ca2+)濃度3為0. 10-0. 30mol/L ；所用含(P043—)的水溶液包括磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二鈉 (鉀)或磷酸二氫鈉等的水溶液，(PO43O濃度為0. 05-0. 15mol/L ；反應(yīng)體系所加入的(Ca2+) 和(PO43O的物質(zhì)量比為1. 5-2，這個(gè)反應(yīng)體系pH = 8-14。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、在水溶液中，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)快捷，環(huán)境友好，不須添加分散劑等基質(zhì)，所得 聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層純度高、均勻。
2、不需要特殊的反應(yīng)裝備，產(chǎn)物不需要進(jìn)一步處理，操作簡(jiǎn)便，耗能低，適合大批 量生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1 實(shí)施例1、例2和例3中制備的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層 的掃描電子顯微鏡照片，圖中有一空白區(qū)域是為了做空白對(duì)照在制備涂層時(shí)刻意掩蓋的區(qū) 域；
圖2 實(shí)施例1、例2和例3中制備的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層 的X射線衍射圖譜；
圖3 實(shí)施例1、例2和例3中制備的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層 的EDS能譜圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式一
(1)取聚酰亞胺薄膜剪成13x0. 6cm的條，用依次用洗潔精、鹽酸乙醇洗液、一次水 洗滌；
(2)將洗滌后的聚酰亞胺薄膜在200mL0. 05mol/L的氫氧化鈉水溶液中浸泡水解 12小時(shí)，然后加入250mL0. 2mol/L氫氧化鈣水溶液靜置6小時(shí)后再加入50mL0. 5mol/L磷酸 氫二銨水溶液靜置反應(yīng)72小時(shí)，保持反應(yīng)體系pH = 8-14 ；
(3)最后將聚酰亞胺取出沖洗干燥，得到表面均勻的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米 羥基磷灰石涂層。所得聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的掃描電子顯微鏡照片 見(jiàn)圖1，X射線衍射圖譜見(jiàn)圖2，以及EDS能譜圖見(jiàn)圖3。
實(shí)施方式二
(1)取聚酰亞胺薄膜剪成13x0. 6cm的條，用依次用洗潔精、鹽酸乙醇洗液、一次水 洗滌；
(2)將洗滌后的聚酰亞胺薄膜在200mL0. 2mol/L的氫氧化鉀水溶液中浸泡水解5 小時(shí)，然后加入250mL0. 6mol/L氯化鈣水溶液靜置4小時(shí)后再加入50mLl. 8mol/L磷酸二氫 鉀水溶液靜置反應(yīng)24小時(shí)保持反應(yīng)體系pH = 8-14 ；
(3)最后將聚酰亞胺取出沖洗干燥，得到表面均勻的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米 羥基磷灰石涂層。所得聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的掃描電子顯微鏡照片 見(jiàn)圖1，X射線衍射圖譜見(jiàn)圖2，以及EDS能譜圖見(jiàn)圖3。
實(shí)施方式三
(1)取聚酰亞胺薄膜剪成13x0. 6cm的條，用依次用洗潔精、鹽酸乙醇洗液、一次水洗滌；
(2)將洗滌后的聚酰亞胺薄膜在200mL0. 2mol/L的氫氧化鉀水溶液中浸泡水解6 小時(shí)，然后加入250mL0. 4mol/L硝酸鈣水溶液靜置5小時(shí)后再加入50mLlmol/L磷酸氫二鈉 水溶液靜置反應(yīng)48小時(shí)保持反應(yīng)體系pH = 8-14 ；
(3)最后將聚酰亞胺取出沖洗干燥，得到表面均勻的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米 羥基磷灰石涂層。所得聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的掃描電子顯微鏡照片 見(jiàn)圖1，X射線衍射圖譜見(jiàn)圖2，以及EDS能譜圖見(jiàn)圖3。
權(quán)利要求
1.一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其特征在于利用強(qiáng) 堿水溶液浸泡聚酰亞胺，使其表面得到(-ONa)或(-0K)；再加入含(Ca+)溶液，反應(yīng)后在聚 酰亞胺表面形成(-OCa+)；最后加入含(Po/—)的水溶液，最終反應(yīng)得到聚酰亞胺薄膜表面修 飾納米羥基磷灰石涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于所用涂層基底為聚酰亞胺薄膜材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于所用強(qiáng)堿水溶液包括氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，其濃度為0. 05-0. 40mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于所用含有(Ca2+)的溶液包括氯化鈣、硝酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鈣等的水溶液，其 濃度為 0. 10-0. 30mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法， 其特征在于所用含有(PO43-)的溶液包括磷酸氫二銨溶液、磷酸二氫銨溶液、磷酸氫二鈉 (鉀)溶液、磷酸二氫鈉(鉀)等的水溶液，其濃度為0. 05-0. 15mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于所加入的(Ca2+)與(PO43-)的物質(zhì)量比為1. 5-2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于反應(yīng)溫度為10-40°C ；壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓；體系的pH = 8-14。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于強(qiáng)堿水溶液浸泡聚酰亞胺的時(shí)間為4-12小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法，其 特征在于加入含(Ca2+)的水溶液后反應(yīng)4-12小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法， 其特征在于加入含(PO43-)的水溶液后反應(yīng)對(duì)-72小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層的簡(jiǎn)易方法。該方法是首先利用強(qiáng)堿水溶液浸泡聚酰亞胺薄膜4-12小時(shí)；再加入含(Ca2+)的水溶液反應(yīng)4-6小時(shí)；最后加入含有(PO43-)的水溶液反應(yīng)24-72小時(shí)，制得聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層。反應(yīng)體系中所加入的(Ca2+)和(PO43-)的物質(zhì)量比為1.5-2。整個(gè)反應(yīng)在1個(gè)大氣壓，10-40℃，pH＝8-14的條件下，條件溫和。本發(fā)明制備的聚酰亞胺薄膜表面修飾納米羥基磷灰石涂層具有純度高、分散均勻等特點(diǎn)。整個(gè)制備過(guò)程能耗低、條件溫和、設(shè)備簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)，適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08J7/06GK102030915SQ20091020564
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者仉華, 姚文廣, 曹瑩, 楊林, 王華杰, 王魁 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)