本發(fā)明涉及納米材料，具體而言，涉及一種聚多巴胺納米片、聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、多巴胺(da)，即3,4-二羥基苯丙胺，是大腦內(nèi)大量存在的一種神經(jīng)遞質(zhì)，本身含有眾多官能團，具有特殊的化學結(jié)構(gòu)。da在堿性有氧室溫條件下便可聚合得到聚多巴胺(pda)。pda具有優(yōu)異的物理化學特性，是一種適用性很廣的新型材料，被廣泛應(yīng)用在材料改性、載藥、催化降解、吸附和腐蝕防護等領(lǐng)域。

2、由于pda具有強的粘附性，可以通過與幾乎所有的無機或者有機材料表面復(fù)合形成pda層，進行材料的表面改性，所以得到廣泛的關(guān)注與研究。如pda球在載藥、重金屬吸附降解、催化、光熱治療等方面的應(yīng)用。pda還具有優(yōu)良的生物活性和粘附性，因此pda膠囊在藥物載體、仿生、生物傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。片狀二維材料具有大比表面積，在聚合物基體中能延長介質(zhì)滲透路徑，大大提高聚合物的阻隔性，pda作為二維材料改性劑在阻隔領(lǐng)域也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，但是，目前制備的pda納米片尺寸較小，且現(xiàn)有技術(shù)中采用的涂覆復(fù)合方式，對聚酯復(fù)合材料的阻隔性能提升有限，難以滿足現(xiàn)有高端市場對高阻隔聚酯復(fù)合材料的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種聚多巴胺納米片、聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，制得的聚多巴胺納米片具有較大的尺寸、聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻隔性能。

2、本發(fā)明提供一種聚多巴胺納米片的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、具有自組裝特性分子的有機物溶解于溶劑中形成分散液；

4、s2、步驟s1所述分散液中加入去離子水，并持續(xù)攪拌至所述有機物自組裝形成模版，得到模版液；

5、s3、步驟s2所述模版液中加入多巴胺的水溶液形成多巴胺混合液，在所述多巴胺混合液中加入ph值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)所述多巴胺混合液的ph值為堿性，持續(xù)攪拌至聚合反應(yīng)結(jié)束，得到含有聚多巴胺納米片的混合溶液；

6、s4、步驟s3所述混合溶液經(jīng)后處理，得到聚多巴胺納米片。

7、本發(fā)明提供的聚多巴胺納米片的制備方法，利用具有自組裝特性分子的有機物，先在溶液通過自組裝形成模版，再讓多巴胺在模版上聚合，形成具有較大尺寸的聚多巴胺納米片，解決了現(xiàn)有技術(shù)中制備的二維聚多巴胺納米片的尺寸偏小的問題。

8、在一種可能的實施方式中，步驟s1所述具有自組裝特性分子的有機物包括膽固醇、磷脂、兩親性脂肪酸、兩親性脂肪胺、十二烷基硫酸鈉、1-辛醇、椰油酰胺基丙基甜菜堿和苯扎氯銨中的一種或多種。

9、進一步地，所述磷脂為磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和甘油磷脂酸中的一種或多種。

10、進一步地，所述兩親性脂肪酸為碳鏈上碳原子數(shù)為8-22的烷基酸。

11、進一步地，所述兩親性脂肪胺為碳鏈上碳原子數(shù)為8-22的烷基胺。

12、在一種可能的實施方式中，步驟s1所述分散液中所述具有自組裝特性分子的有機物的濃度為0.1-100?mg/ml。

13、在一種可能的實施方式中，步驟s1所述溶劑包括甲醇、乙醇、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、乙腈、四氫呋喃和二甲基亞砜中的一種或多種。

14、在一種可能的實施方式中，步驟s1所述溶劑與步驟s2所述去離子水的體積用量比為1:(1-500)，優(yōu)選為1:(1-300)。

15、在一種可能的實施方式中，步驟s2所述攪拌的時間為0.1-2?h，優(yōu)選為0.1-1?h。

16、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述多巴胺的水溶液中多巴胺的濃度為0.1-200?mg/ml。

17、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述多巴胺與步驟s1所述具有自組裝特性分子的有機物的摩爾比為(1-50):1，優(yōu)選為(2-40):1。通過控制多巴胺與具有自組裝特性分子的有機物的用量比，可以調(diào)控制備的聚多巴胺的尺寸。

18、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述ph值調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉水溶液或氨水。通過氫氧化鈉水溶液或氨水調(diào)節(jié)多巴胺溶液呈堿性，有利于促進聚合反應(yīng)和加快聚合反應(yīng)速度。

19、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述聚多巴胺混合液的ph值為7.5-8.5。通過調(diào)控聚多巴胺混合液的ph大小，可以調(diào)整制得的聚多巴胺納米片的尺寸。

20、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述聚合反應(yīng)的溫度為20-80?℃，優(yōu)選為25-60℃。通過控制聚合反應(yīng)的溫度，促進聚合反應(yīng)快速進行。

21、在一種可能的實施方式中，步驟s3所述聚合反應(yīng)的時間為12-48?h。通過控制聚合反應(yīng)的時間，可控制制備的聚多巴胺納米片的尺寸，

22、在一種可能的實施方式中，所述后處理包括離心、洗滌和冷凍干燥中的一種或多種處理步驟。

23、進一步地，所述離心的轉(zhuǎn)速為5000-20000?rpm、時間為5-60?min。通過控制離心的轉(zhuǎn)速和離心時間，避免對聚多巴胺納米片造成不必要的損壞。

24、進一步優(yōu)選地，所述離心的轉(zhuǎn)速為6000-15000?rpm、時間為5-45?min。

25、本發(fā)明還提供了根據(jù)上述聚多巴胺納米片的制備方法制備得到的聚多巴胺納米片，所述聚多巴胺納米片的尺寸為0.1-10?μm、厚度為0.7-30?nm。

26、本發(fā)明還提供了一種聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

27、d1、將所述聚多巴胺納米片加入二元醇中，攪拌分散均勻形成分散溶液；

28、d2、步驟d1所述分散溶液中加入二元酸和/或其酯化物后，進行酯化和/或酯交換、縮聚反應(yīng)合成聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料。

29、本發(fā)明提供的聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的制備方法通過將大尺寸的多巴胺納米片加入二元醇中使聚多巴胺分散更加均勻，再與聚酯反應(yīng)形成具有高阻隔性能的聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料，由于聚多巴胺與聚酯反應(yīng)形成復(fù)合材料，其屬于強界面高性能有機-有機納米復(fù)合材料，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的有機無機界面差的問題，具有更好的界面相容性，能大幅度提高聚多巴胺-聚酯納米復(fù)合材料的阻隔性及力學性能。

30、在一種可能的實施方式中，步驟d1所述二元醇包括脂肪族二元醇和/或環(huán)狀二元醇。通過選擇合適的二元醇溶劑，可使聚多巴胺納米片分散得更加均勻。

31、進一步地，所述脂肪族二元醇包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、新戊二醇和異山梨醇中的一種或多種。

32、進一步地，所述環(huán)狀二元醇包括三環(huán)癸烷二醇、三環(huán)癸烷二甲醇和四環(huán)二醇中的一種或多種。

33、在一種可能的實施方式中，步驟d1所述攪拌分散的攪拌轉(zhuǎn)速為1000-20000?rpm、時間為0.1-72?h。通過控制攪拌速度和攪拌時間，可使聚多巴胺納米片分散得更加均勻。

34、在一種可能的實施方式中，步驟d1所述分散溶液中聚多巴胺納米片的含量為0.01-10?wt?%。通過控制聚多巴胺納米片的濃度，可進一步提高聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的阻隔性能。

35、在一種可能的實施方式中，步驟d1所述聚多巴胺納米片為聚多巴胺納米片粉末或聚多巴胺納米片漿料。

36、在一種可能的實施方式中，步驟d2所述二元酸和/或其酯化物中的二元酸包括對苯二甲酸、對苯二甲酸酯化物、呋喃二甲酸、呋喃二甲酸酯化物、噻吩二甲酸和噻吩二甲酸酯化物中的一種或多種。

37、在一種可能的實施方式中，步驟d2所述二元酸和/或其酯化物與步驟d1所述二元醇的摩爾比為1:(1.2-3)。

38、本發(fā)明還提供了由上述聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的制備方法制備得到的聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料。

39、本發(fā)明還提供了上述聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料在包裝領(lǐng)域和生物醫(yī)用領(lǐng)域的應(yīng)用。

40、在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各實施方式，可任意組合。

41、本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

42、本發(fā)明的積極進步效果在于：

43、本發(fā)明提供的聚多巴胺納米片的制備方法不僅能制備得到大尺寸的聚多巴胺納米片，制備得到的聚多巴胺納米片的平均尺寸可達3微米，而且具有制備工藝簡單、成本低、易于規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)點。本發(fā)明提供的聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的制備方法通過原位聚合的方法合成聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料，其為強界面高性能有機-有機納米復(fù)合材料，制得的聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的強度、韌性、阻隔性均比同類型的產(chǎn)品有大幅度提高，而且具有優(yōu)異的生物相容性，在包裝領(lǐng)域和生物醫(yī)用領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，并且該聚多巴胺-聚酯復(fù)合材料的制備方法操作性和推廣性強。