[发明专利]仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料及其制备方法。本发明旨在解决现有贻贝黏蛋白作为胶黏材料制备困难、价格昂贵的问题，为了达到目的，技术方案为：首先向PPU中加入含巯基的扩链剂进行反应，得到含巯基的梳状聚氨酯预聚体，然后将多巴胺甲基丙烯酰胺单体分散，将其加入预聚体中，再加入光引发剂，在紫外灯照射下进行反应，再将反应产物中和、乳化得到仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯乳液。本发明操作路线简便、反应高效且绿色环保，所制得的乳液性状良好，可用于抗菌涂层、功能性粘附材料以及医用胶黏剂等领域。

技术领域

本发明属于功能性材料生产技术领域，特别涉及一种仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

从细菌分泌粘液形成的膜到海洋生物分泌的粘附蛋白，自然界中的利用天然物质的粘附表现，无处不在。特别是固化速度快、粘结强度大、适应环境恶劣的贻贝粘附蛋白，贻贝可以将自己非常牢靠地黏附在大多数基材表面，甚至是极难黏附的聚四氟乙烯表面上。

研究表明，贻贝出众的黏附表现主要是由于贻贝黏附蛋白中存在一种含有儿茶酚基团的氨基酸，被人们称为多巴胺（DOPA）。儿茶酚类化合物分布广泛，除了存在于植物中，也存在于动物组织中，其具有化学多功能性和亲和多样性，是吸附/黏附和交联/固化的功能单元，是特性黏附的关键。但由于从贻贝中提取粘附蛋白费用高昂，目前，除过生物克隆手段外，将更多的希望寄予仿生高分子的设计合成。

水性聚氨酯（WPU）是一类由异氰酸酯和多元醇为主反应生成主链中含有氨基甲酸酯(-NHCOO-)和侧链带有亲水性官能团的重复单元，并由软段、硬段交替排列嵌段而成的高聚物，具有分子结构可自由设计、软段/硬段比例可调节等特点，可制备得到不同结构和性能的聚氨酯材料。因其具有良好的应用表现外，其发展符合绿色化学的要求，近年来的开发和应用几乎涵盖所有高分子领域，包括塑料、橡胶、纤维、涂层、粘合剂。

现有技术存在的问题是：水性聚氨酯在实际工程应用中，特别是作为医用胶黏材料的使用时，存在耐水解性差和力学性能较差的缺点。

发明内容

本发明提供一种仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料及其制备方法，将儿茶酚定量、定位地引入水性聚氨酯链中，以克服贻贝黏蛋白作为胶黏材料制备困难、价格昂贵的问题。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：

一种仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：含巯基的梳状聚氨酯预聚体的制备

向合成的PPU中加入含巯基的扩链剂，在70～80℃下反应1~2h，即得到含巯基的梳状聚氨酯预聚体；

步骤二：仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯材料的制备

将多巴胺甲基丙烯酰胺单体（DMA）分散于丙酮中，按照多巴胺甲基丙烯酰胺单体（DMA）和巯基摩尔比为1:1.3~1.4，将其加入到步骤一所制备的含巯基的梳状聚氨酯预聚体中，再按照光引发剂和DMA的摩尔比为1:1.1～1.2加入光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮（DMAP），随即在波长为365nm的紫外灯照射下进行丙烯酰胺基和巯基之间的点击化学反应，反应时间为20-40min，最后将制得的产物进行中和、乳化，得到仿贻贝黏蛋白结构的梳状水性聚氨酯乳液。

上述步骤一中含巯基的扩链剂为1-硫代甘油（MON）、1,1-二氨基乙硫醇、甲硫醇二氨、1,2-二巯基-1,2-乙二醇、1,2-二巯基-1,2-乙二氨中的一种或几种。

如上述制备方法制得的梳状水性聚氨酯材料。

本发明将自然界生物系统一种含有儿茶酚黏附单元的多巴胺与水性聚氨酯相结合，设计、合成新型的水性聚氨酯基仿生黏附高分子，促进了可持续和生态友好材料的发展。与现有技术相比，本发明的优点如下：