[发明专利]一种聚多巴胺丙烯酸基聚氨酯胶黏剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺丙烯基聚氨酯胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：利用聚氨酯预聚体和含丙烯酸基的封端剂制备端丙烯酸基聚氨酯预聚体；多巴胺甲基丙烯酰胺、端丙烯酸基聚氨酯预聚体以及热引发剂无规双键均聚反应制备聚多巴胺丙烯基聚氨酯胶黏剂。本发明结合水性聚氨酯分子的可设计和比例可调节的优点，将含有儿茶酚基的多巴胺改性物DMA通过热引发聚合引入到水性聚氨酯链中，利用热引发双键无规均聚反应高效的特点，定量地将多巴胺中的儿茶酚基引入到水性聚氨酯链之间，相比以往多巴胺改性聚氨酯的方法，本发明可以大大提高单个聚合物的分子质量和聚合物的内聚力，进而提高了胶黏剂的胶黏力学性能。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体公开了一种聚多巴胺丙烯酸基聚氨酯胶黏剂及其制备方法。

背景技术

在高分子材料科学中，胶黏材料的开发和应用为人们生产生活方式的改变提供了重要支撑，随着胶黏剂应用的广泛性和专业性的发展，对胶黏剂粘接性能和环保性能也提出了更为严格的要求。

近年来，水性聚氨酯(WPU)以其绿色环保和良好的粘附表现，正逐渐代替传统的溶剂型聚氨酯，并成为聚氨酯胶黏材料的热点研究方向。WPU具有分子结构可自由设计、软段/硬段比例可调节的特点，可制备得到不同结构和性能的聚氨酯材料，但在实际应用中，WPU胶黏剂存在胶黏力学性能较差的缺点。通过接枝交联粘附单元对水性聚氨酯进行改性，成为解决水性聚氨酯作为胶黏材料时所存在问题的主要途径。

研究表明，生存于海洋环境中的紫贻贝在动荡复杂的环境中具有出众的黏附表现，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，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，也是特性黏附的关键。本发明通过将儿茶酚单元引入到水性聚氨酯链中，实现水性聚氨酯的绿色环保和儿茶酚的出色粘附的结合。

发明内容

本发明提供了一种聚多巴胺丙烯酸基聚氨酯(PDMAPU)胶黏剂及其制备方法，其是将多巴胺在热引发下，通过二元无规均聚引入水性聚氨酯链中，以克服水性聚氨酯胶黏剂胶黏力学性能差的问题。

本发明的第一个目的是提供一种PDMAPU胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：端丙烯酸基聚氨酯预聚体(HEA-PPU)的制备

聚氨酯预聚体(PPU)与含丙烯酸基的封端剂反应，得到HEA-PPU；其中，聚氨酯预聚体与含丙烯酸基的封端剂的摩尔比为1：2；

步骤2：PDMAPU胶黏剂的制备

将多巴胺甲基丙烯酰胺单体(DMA)分散于丙酮中，得到多巴胺甲基丙烯酰胺溶液；

将多巴胺甲基丙烯酰胺溶液加入到步骤1制备的HEA-PPU中，同时加入热引发剂，进行热引发下的无规双键均聚反应，反应完毕后产物用三乙胺中和成盐，然后除去产物中的丙酮，并加入去离子水乳化，得到聚多巴胺丙烯基聚氨酯乳液，所述聚多巴胺丙烯基聚氨酯乳液即为所述PDMAPU胶黏剂；

其中，DMA与HEA-PPU中丙烯酸基的摩尔比为1：6～10，热引发剂与DMA的质量比为1：10～15。

优选的，步骤1中PPU与含丙烯酸基的封端剂在70～75℃下反应2～3h。

优选的，所述含丙烯酸基的封端剂为丙烯酸羟乙酯(HEA)、2-羟丙基甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯。

优选的，所述PPU的制备方法如下：

将异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃醚、二月桂酸二丁基锡、1,4-丁二醇混合均匀，于50℃反应30min，然后升温至70℃反应1h，再加入2,2-双羟甲基丙酸，于80℃下扩链反应2.5h，得到PPU；