[發明專利]一種兩性離子防污涂料樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201711477882.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108178962B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 郎美東;劉勝;孫云龍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C09D133/14
• 分類號: C09D133/14;C09D5/14;C09D5/16;C08F220/18;C08F226/06;C08F8/36
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒

本發明公開了一種兩性離子防污涂料樹脂，具有通式I所示的重復結構單元：其中：R₁為C₁～C₁₂烷基；R₂為氫或者C₁～C₁₂烷基中的一種；R₃為C₁～C₁₂烷基或氨基烷基中的一種；R₄^?為磺酸烷基或者乙酸；x為0.3～0.5；y為0.15～0.35；z為0.15～0.25。本發明的兩性離子防污涂料樹脂具有優異的抗菌防污、力學性能、不易降解和成膜性能。

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，尤其涉及一種基于4-乙烯基吡啶和丙烯酸酯類的兩性離子共聚物防污涂料樹脂及其制備方法。

背景技術

非特異性蛋白質在材料表面的吸附一直以來是科學界關注的問題，因為它與很多重要的科學和工業生產密切相關。一方面，在海洋涂料領域，船體表面接觸大量細菌、藻類以及貝殼等海洋微生物，微生物的黏附不僅損耗能量，更加速船體的腐蝕，極大縮短了船體保養周期。另一方面，非特異性蛋白質吸附會造成生物污染，比如血液在輸液管上的凝結以及植入人體材料引起的血栓和生物垢等問題。如何設計一種抗生物黏附涂料成為許多研究人員面臨的重大任務和挑戰。因此，對抗非特異性蛋白吸附的研究是生物醫用、生化分析檢測、生物化工、海洋防污等領域的重要問題。

目前，抗非特異性蛋白材料主要是以PEG為代表。PEG是一種中性的親水高分子，由重復的氧乙基(-CH₂CH₂O-)組成，由于分子本身獨特的結構，能夠與水形成氫鍵，賦予PEG鏈高度的親水性和良好的水溶性。圍繞PEG鏈的氫鍵可以結合大量的水分子，同時由于分子鏈的高度流動以及具有很大的空間排除力，防止了蛋白質分子的吸附。但是PEG本身存在一些天然的缺陷，比如PEG的蛋白不吸附性對分子排列有一定要求，過于緊密或分子量太大都會失去效果。更為重要的是，PEG在氧氣和過渡金屬離子存在的條件下會自然氧化，從而限制了其應用。

目前，基于側鏈含有酯鍵或者酰胺鍵的兩性離子聚合物已成為普遍的一類新型抗菌防污材料，與同類聚合物PEG有所不同，PEG是通過氫鍵與水分子結合，該兩性離子聚合物則是通過離子溶劑化作用與水分子結合，在材料表面形成致密的水合層，賦予材料抗蛋白質非特異性吸附的功能。兩性離子聚合物種類繁多，并且有更大的分子設計空間。在工程領域，兩性離子聚合物具有更好的抗菌防污和抗細胞吸附特性足以取代PEG。但是，兩性離子聚合物側鏈含有酯鍵或者酰胺鍵等不穩定基團，極易造成其發生水解，使得功能性基團發生剝離，從而使其失去兩性離子聚合物的優異屬性。上述存在的問題，很大程度上限制了聚合物在抗菌防污領域的使用。本領域技術人員仍需致力開發新的具有較佳的抗菌、防污性能和力學性能且不易水解的兩性離子聚合物，以期應用于涂層或者涂料領域。

基于海洋防污的涂料主要還是含氧化亞銅的傳統自拋光防污涂料，其對海洋微生物吸附的原理主要是基于亞銅離子對微生物的毒害作用，這種毒害作用能直接殺死微生物，從而達到優異的抗吸附效果。但是這種材料具有致命的缺點，其釋放毒性金屬離子對海洋環境危害很大，未來對其應用的限制會隨之而來。近年來有關環境友好性海洋防污涂料的研究進展很大，如低表面能材料防污涂料、生物降解水解型防污涂料、仿生型防污涂料等，都具有各自的優缺點。兩性離子海洋防污涂料是熱門的研究，但是傳統側鏈為酯鍵或者酰胺鍵的兩性離子聚合物在海水中容易發生水解使得功能基團剝離，進而失去防污能力，因此，急需一種在海水中不易降解同時具備較佳抗非特異性蛋白吸附能力的兩性離子防污涂料樹脂。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較佳的抗菌、抗污能力和力學性能且不易降解的兩性離子防污涂料樹脂。

本發明的另一個目的是提供一種所述兩性離子防污涂料樹脂的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：