[发明专利]一种可降解聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可降解聚合物及其制备方法与应用。该可降解聚合物的结构为本发明提供的可降解聚合物结构简单，其侧链含有大量的防污功能基团，且防污功能基团的数量可以通过防污功能单体的聚合度进行调整；同时可以通过可降解键实现防污功能基团持续稳定的释放。该可降解聚合物的制备方法简单高效易实现，具有强的普适性和实用性，可实现工业化生产。采用该可降解聚合物制备的涂料具有优异的防治水体污损效果和抗菌效果，且无需复配防污剂，该可降解聚合物和制备的涂料可广泛应用于防治水体污损领域。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种可降解聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

海洋环境中营养物质丰富，在海域作业的海洋工程装备不可避免地存在严重的海洋生物污损问题。海洋生物的附着，不仅改变设备表面状态，诱发和促进腐蚀，缩短设备使用寿命，更导致水下构件直径增大，使结构的波浪阻力和动力载荷显著增大，波浪的拖曳力极大增加，造成严重安全隐患。开发能够持续稳定释放防污基团、实现海洋装备长效防护的防污油漆对于海洋装备结构安全、平台延寿有着现实意义。

近年来，诸多研究表明，具有可降解主链的聚合物能在水和酶的作用下形成自更新动态表面，在静态条件下也表现出一定的防污能力。受此启发，马春风等人开发出了主链降解－侧链水解的自降解的双解高分子材料，该类材料解决了传统自抛光类材料存在的静态防污性能差、防污剂释放速率控制性差等问题，具有绿色环保、动静态防污性能优异等优点。根据高分子主侧链结构不同，双解防污材料可分为聚丙烯酸酯、超支化聚合物和聚氨酯三大类。双解聚丙烯酸酯类防污材料是目前研究最为广泛与成熟的一类，Xu等人基于共聚反应制备得到了降解速度可控的双解丙烯酸酯共聚物。专利申请CN107056990A提供了一种主链含有聚酯，侧链含锌酯键的聚丙烯酸锌树脂，不仅可以满足海洋静态防污需求，而且可以解决海洋污染问题。Mei等人将羧酸甜菜碱酯(TCB)引入降解性超支化聚合物，增加了降解后碎片的水溶性，增强了材料的自更新能力。Xu等人以“双解”为设计思路，通过将可降解PCL引入聚丙烯酸三异丙基硅烷酯聚合物(PTIPSA)制备了双解聚氨酯。该材料通过主链降解和侧基水解，在静态条件下也可有效抑制污损生物的粘附。上述现有研究中，自降解的双解高分子材料均能有效实现防污表面可控自更新，但该自降解的双解高分子材料防污基团含量少，不能实现防污基团的长效和可控释放，并且通常需要与小分子防污剂复配使用。因此有必要开发一种防污效果优异的可降解聚合物和无需复配防污剂的涂料。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种可降解聚合物；本发明的目的之二在于提供这种可降解聚合物的制备方法；本发明的目的之三在于提供一种涂料；本发明的目的之四在于提供这种可降解聚合物或涂料的应用。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明第一方面提供一种可降解聚合物，所述可降解聚合物的结构如式(Ⅰ)所示；

式(Ⅰ)中，表示可降解聚合物的主链，表示可降解聚合物的侧链；

其中，A¹为可降解键；A²为可降解键，或者没有A²；A³为可降解键；m＝10～200；B¹、B²分别独立选自取代或未取代的烷基链，或者没有B¹或B²；G为防污功能基团，n＝3～30；

所述可降解键包括酯键、酰胺键中的至少一种；所述防污功能基团包括两性离子基团或其衍生物、低表面能防污基团、辣素基团或其衍生物、丁烯酸内酯基团或其衍生物中的至少一种。

优选的，式(Ⅰ)中，m为10-200的正整数，n为3-30的正整数；进一步优选的，式(Ⅰ)中，m为15-150的正整数，n为4-25的正整数；再进一步优选的，式(Ⅰ)中，m为20-100的正整数，n为5-20的正整数。