[发明专利]含两性离子基团的苯并噁嗪树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及含两性离子基团的苯并噁嗪树脂及其制备方法与应用，利用Mannich反应合成含侧链叔胺基团的苯并噁嗪树脂，再与季铵化试剂反应制得含两性离子基团的苯并噁嗪树脂。本发明利用低空间位阻的侧链叔胺基团进行季铵化反应来引入两性离子基团，简单、高效地制备了甜菜碱功能化程度接近100％的苯并噁嗪树脂，并以其作为前驱体制备了含甜菜碱基团的交联聚苯并噁嗪薄膜，表现了优异的防污性能，其蛋白吸附量减少98％；具有较高的热性能，玻璃化转变温度高达218℃，热失重5％的温度高达269℃；交联膜具有较高的力学性能，对玻璃的附着力以及铅笔硬度分别为1级和6H。

技术领域

本发明涉及含两性离子基团的苯并噁嗪树脂，特别涉及含两性离子基团的苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

生物污染，如非特异性蛋白质吸附、微生物粘附和生物膜形成等是一种十分普遍的现象，也是生物传感器、植入式医疗设备、药物输送系统、分离膜、船舶等都会面临的严重问题。最常用的解决方法是利用亲水性聚合物对材料表面进行亲水改性。为此，科研工作者们开发了多种亲水性聚合物来构造亲水性表面，例如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇以及两性离子聚合物等。其中，两性离子聚合物，尤其是聚磺基甜菜碱，可以通过静电相互作用、氢键与水分子形成超强的水合层而受到广泛的关注。

目前，在材料表面引入聚甜菜碱的方法主要是对材料表面进行接枝改性以及表面涂层等。然而，在某些环境下，如手术刀、植入式医疗设备等需要在较高温度(121℃)进行消毒处理。上述方法引入的聚甜菜碱的耐热性以及经过较高温度消毒处理后是否还具有防污性能，目前还不清楚。交联结构可以提高聚甜菜碱在生物材料和装置应用中的耐热性、耐溶剂性和尺寸稳定性，因此在材料表面构筑交联的聚甜菜碱是非常有吸引力的。例如，W.K.Cho等人利用含多巴胺结构的磺基甜菜碱在不同基质(二氧化钛，不锈钢和尼龙)发生氧化聚合，构筑了交联聚甜菜碱亲水性表面(参见:D.K.Yeon,S.Ko,S.Jeong,S.P.Hong,S.M.Kang,W.K. Cho,Oxidation-mediated,zwitterionic polydopamine coatings formarine antifouling applications, Langmuir,2019,35:1227-1234)。C.Zhang等人报道了一种CuSO₄/H₂O₂催化的聚多巴胺/聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸甲酯涂料在聚丙烯微孔膜表面的共沉积技术(参见:C.Zhang,H.N.Li,Y. Du,M.Q.Ma,Z.K.Xu,CuSO₄/H₂O₂-Triggeredpolydopamine/poly(sulfobetaine methacrylate) coatings for antifoulingmembrane surfaces,Langmuir,2017,33:1210-1216)。Y.N.Chou等人通过引入可交联的聚乙烯吡咯烷酮以及含磺基甜菜碱的共聚物，通过升温固化在材料表面构筑了交联的聚甜菜碱(参见:Y.N.Chou,Y.Chang,T.C.Wen，Applying thermosettable zwitterioniccopolymers as generalfouling-resistant and thermal-tolerant biomaterialinterfaces,ACS Appl.Mater. Interfaces,2015,7:10096-10107)。这些亲水性表面表现出抗蛋白吸附性、化学稳定性以及用于过滤的防污性能。基于目前的研究，开发高效、方便地制备可交联的聚甜菜碱仍是值得探索的领域。