[发明专利]一种含有羧酸甜菜碱类两性离子前体的改性硅油及其制备方法和有机硅材料

说明书

本发明公开了一种含有羧酸甜菜碱类两性离子前体的改性硅油及其制备方法和有机硅材料。其中，改性硅油的结构式如式Ⅰ所示(0<n≤800)：本发明改性硅油经交联成膜反应制备得到的有机硅材料具有良好抗蛋白质非特异性吸附特性和耐水性。

技术领域

本发明涉及一种含有羧酸甜菜碱类两性离子前体的改性硅油及其制备方法，以及相应的有机硅材料。

背景技术

蛋白质在材料表面的非特异性吸附一直是诸多领域所面临的重要问题，在医用植入体、药物载体、船舶涂料、生物传感器等各个方面都不容忽视。为了解决这一系列问题，抗蛋白质非特异性吸附(nonfouling)材料应运而生。研究发现，抗蛋白质非特异性吸附材料不仅能够有效防止发生血液接触体系中的凝血过程的产生，而且可以应用到防止广泛的固液界面的生物大分子吸附过程导致的人体排异和清除反应、细菌吸附、以及各种生物结垢现象的产生，其中包括生物膜的形成、藻类的生长，以致于表面吸附的贝类的生长。仅防止细菌吸附和生物膜的形成就可以为防止生物植入体引起的感染取得宝贵的时间。

近年来，科学家及学者们对nonfouling材料的研究十分重视和普遍，然而，能在实际应用中发挥良好作用的材料却相对有限，之前被广泛应用的聚乙二醇(PEG)材料在使用中也出现了越来越多的局限性，故对两性离子材料的研究受到了越来越多的重视。两性离子聚合材料目前被认为是应用前景最为光明的nonfouling材料，它包括在每个单元上同时携带一个正电荷和一个负电荷的聚甜菜碱类材料和在两个不同单元上携带等量正负电荷的聚两性电解质材料两大类。与亲水性聚合材料PEG不同的是，两性离子聚合材料并非依靠氢键与水分子结合，而是通过离子的溶剂化作用紧密结合水分子，在材料表面形成一个致密的水合层，从而赋予材料抗蛋白质非特异性吸附的性能。两性离子聚合材料合成路径简单方便，原材料丰富易得，应用广泛，成本较低，随着其研究的深入，近年来已经得到越来越多的关注和认可。

船舶抗污涂料是nonfouling材料应用的一个重要方面，传统的抗污涂料，如有机锡类、含铜化合物类，对环境的毒害作用十分明显，故逐渐被人们弃用，nonfouling材料的兴起能有效解决传统涂料对环境的污染问题，是一种环境友好型的船舶抗污涂料，然而其憎水性和耐水性不佳一直是限制其广泛应用的主要原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含有羧酸甜菜碱类两性离子前体的改性硅油及其制备方法和有机硅材料。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：本发明含有羧酸甜菜碱类两性离子前体的改性硅油具有如以下式Ⅰ所示的结构：

式Ⅰ中，0<n≤800。

本发明改性硅油的制备方法包括：

步骤a：将具有如式Ⅱ所示结构的第一化合物、如式Ⅲ所示结构的第二化合物、含铂催化剂、酚类阻聚剂和第一溶剂混合后进行硅氢加成反应，得到如式Ⅳ所示结构的第三化合物，式Ⅲ和式Ⅳ中，0<n≤800；

步骤b：将第三化合物、含锡催化剂、肌氨酸酯和第二溶剂混合后进行环氧基团开环反应，得到所述改性硅油；

进一步地，在本发明所述步骤a中，所述第一化合物与第二化合物中的Si-H键的摩尔比为1:0.6～0.7，第一化合物、含铂催化剂、酚类阻聚剂和第一溶剂的质量比为1:0.001～0.005:0.001～0.005:2～15，所述硅氢加成反应的反应温度为80～110℃、反应时间为4～8小时。

进一步地，在本发明所述步骤b中，所述肌氨酸酯与第三化合物中的环氧基团的摩尔比为1:1，所述环氧基团开环反应的反应温度为70～80℃、反应时间为8～12h。

进一步地，本发明所述肌氨酸酯为肌氨酸叔丁酯。