一种自组装磺酸基硅烷-PMMA医用复合膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自组装磺酸基硅烷

【技术实现步骤摘要】
一种自组装磺酸基硅烷
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PMMA医用复合膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医药材料制备
，尤其是一种用于人体植入材料的自组装磺酸基硅烷
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PMMA医用复合膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着高科技的进步，机械制造工业正朝着微型化的方向发展，这就涉及了微型机械表面的摩擦学问题。由于单晶硅材料具有硬度高、成本低廉、表面粗糙度小等优点，在微型机电系统中的应用日益受到重视。但是未经表面处理的单晶硅材料脆性较高，表面裂纹在低张应力作用下易发生剥层磨损和脆性断裂，难以满足使用要求，因此需要用表面改性技术来提高硅材料表面微机械性能，以改善硅材料底微观摩擦磨损性能。
[0003]目前，通过自组装方法在单晶基片表面制备自组装膜，来改善研究磺酸基硅烷表面的减摩抗磨性。自组装磺酸基硅烷
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PMMA薄膜是通过把适当的基底浸入含有有机物的溶液中，主要由化学吸附作用而生成的一层有机二维分子薄膜。然后将附有有机薄膜底基片置入配制好的含有PMMA的组装溶液中，在一定的条件进行组装，得到具有高度有序性和取向性，结构致密、稳定性高的磺酸基硅烷
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PMMA复合薄膜。有序分子膜的摩擦性能的研究已经成为摩擦学领域的前沿课题之一，自组装单层膜的膜厚调节范围有限，且对基底材料和成膜原料要求苛刻。自组装磺酸基硅烷
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PMMA复合薄膜具有力学性质优异、制备方法简单、化学成分可控以及膜厚可调等诸多优点，可以作为薄膜润滑材料，现已成为广泛研究的热点。<br/>[0004]经文献检索发现，中国专利《CN1358804A》，公开了一种固体薄膜表面脂肪酸自组装单分子超薄润滑膜的制备方法，该方法涉在固体表面自组装一层脂肪酸的单分子层，选取易吸附于固体表面的脂肪酸，配制成稀溶液，将制得的陶瓷膜迅速浸入配置好的脂肪酸稀溶液于室温下反应24～48分钟。该方法在制备自组装薄膜的过程中需要24～96h的时间来配制前驱体溶液，成膜周期长，而且在基片处理的过程中没有涉及到具体方法，仅仅是制备了一种有机自组装薄膜，没有涉及到磺酸基硅烷对薄膜性能的改进和研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种自组装磺酸基硅烷
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PMMA生物医用复合膜制备方法，采用磺酸基硅烷作为生物医用复合膜的基底材料，在其表面采用自组装方法制备磺酸基硅烷－PMMA纳米复合膜，有效改善了磺酸基硅烷表面的减摩、抗磨性能，从而获得机械性能和摩擦性能良好，更为光滑、 致密、 均匀的生物医用复合膜，制备工艺简单，成膜周期短，品质好效率高,大大降低了制备成本，对环境无污染，具有操作简便，品质稳定性好，制备效率和成品质量高的优点。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种自组装磺酸基硅烷
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PMMA医用复合膜的制备方法，其特点是采用自组装方法在人体植入材料制备磺酸基硅烷－PMMA纳米复合膜，具体制备包括以下步骤：
步骤a：植入材料的预处理将人体植入材料浸泡在浓度为20~30wt %的王水中，加热反应5~6小时后在室温中自然冷却7～8小时，将人体植入材料取出后用去离子水反复冲洗，清洗后并干燥，所述加热反应的温度为70~80℃。
[0007]步骤b：磺酸基硅烷薄膜的制备将上述预处理的人体植入材料放入巯基硅烷自组装溶液中，静置8~12小时，取出后分别用丙酮、氯仿、去离子水冲洗，将其用氮气吹干后浸泡在浓度为30~60wt %的硝酸中进行原位氧化反应2~3小时，反应温度为70~80℃，将端巯基原位氧化成磺酸基，原位氧化反应结束后取出的人体植入材料用大量去离子水冲洗，所述巯基硅烷组装溶液的组分摩尔浓度为：巯基硅烷0.1～1mmol/L，溶剂为苯溶液。
[0008]步骤c：PMMA自组装将上述表面附有磺酸基硅烷薄膜的人体植入材料放置在PMMA溶液中进行自组装，在人体植材料表面形成磺酸基硅烷－PMMA纳米薄膜，所述PMMA溶液的组分重量百分比为：钛酸盐： 3.6～8％；乙醇含量：66～86％；乙二胺四乙酸：1～5％；氯化铵：3～7％；尿素： 12～27％，盐酸： 0.6％～1.7％；所述盐酸浓度为25~30wt %；所述自组装时间为10~14小时，自组装温度为70~90℃。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有薄膜分布均匀，成膜致密，工艺简单，成本低，对环境无污染等优点，PMMA组装溶液配置简单，在单晶硅基片表面制备的PMMA自组装膜可以将摩擦系数从无膜时的0.8降低到0.1左右，不但减摩作用显著，而且还具有良好的抗磨损性能，有望成为微型机械理想的边界润滑膜，是一条很有应用前景及实用价值的制备方法。
具体实施方式
[0010] 以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细阐述。
[0011]实施例11）对人体植入材料进行预处理，将人体植入材料浸泡在浓度为20wt %的王水中，在75℃温度下加热处理6小时，在室温中自然冷却10小时，取出人体植入材料后用去离子水反复冲洗，随后放入干燥皿中干燥。
[0012]2）将处理后的人体植入材料浸入组分摩尔浓度为：巯基硅烷0.4mmol/L，溶剂为苯溶液的巯基硅烷组装溶液中，静置10小时，取出后分别用丙酮、氯仿、去离子水冲洗，并用氮气吹干后置于浓度为35wt %的硝酸中，在80℃温度下反应2小时后取出用大量去离子水冲洗，这样就把端巯基原位氧化成需要的磺酸基。
[0013]3）将表面附有磺酸基硅烷薄膜的人体植入材料浸入组分重量百分比为：钛酸盐： 4％，乙醇含量：68％，乙二胺四乙酸：3％，氯化铵：5％，尿素： 25％，盐酸： 1.2％（浓度为30wt %）的PMMA自组装溶液中，在80℃温度下组装12小时，即获得磺酸基硅烷－PMMA自组装纳米薄膜。
[0014]采用SPM－9500原子力显微镜、L116E型椭圆偏振光测量仪和PHI－5702型 X－光电子能谱仪（XPS）对上述制备的磺酸基硅烷－PMMA自组装纳米薄膜表面形貌、厚度和化学成分进行表征。采用点接触纯滑动微摩擦性能测量仪测量薄膜摩擦系数。
[0015]结果表明在人体植入材料上自组装成的硅烷的膜厚为7nm，复合薄膜的膜厚为
25nm。XPS图谱表明在人体植入材料表面自组装成的硅烷薄膜中有巯基基团。原位氧化后，有高价态硫元素，说明表面的硅烷薄膜上的巯基基团成功的原位氧化成了磺酸基基团。在PMMA溶液中组装过的基片表面的XPS图谱中观察到了钛元素的存在，其结合能发生了化学位移，说明PMMA材料与基片表面的官能团发生了络合反应，而且硫元素的指标非常弱，因此人体植入材料的表面都覆盖了一层PMMA纳米薄膜。在点接触纯滑动微摩擦性能测量仪上分别测量干净人体植入材料和人体植入材料表面自组装二氧化钛复合膜的摩擦系数。在人体植入材料表面制备的PMMA自组装复合薄膜可以将摩擦系数从无膜时的0.85降低到0.12，具有十分明显的减摩作用。
[0016]实施例2：1）对人体植入材料进行预处理，将人体植本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自组装磺酸基硅烷
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PMMA医用复合膜的制备方法，其特征在于采用自组装方法在人体植入材料制备磺酸基硅烷－PMMA纳米复合膜，具体制备包括以下步骤：步骤a：植入材料的预处理将人体植入材料浸泡在浓度为20~30wt %的王水中，加热反应5~6小时后在室温中自然冷却7～8小时，冷却后的人体植入材料经去离子水清洗后干燥，所述加热反应的温度为70~80℃；步骤b：磺酸基硅烷薄膜的制备将上述预处理的人体植入材料放入巯基硅烷自组装溶液中，静置8~12小时后在人体植材料表面形成硅烷薄膜，取出后分别用丙酮、氯仿、去离子水冲洗，将其用氮气吹干后浸泡在浓度为30~60wt %的硝酸中进行原位氧化反应，在人体植材料表面形成磺酸基硅烷薄膜，然后将其取出并用去离子水清洗，所述巯基硅烷组装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜刚，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：