[發明專利]一種含有多巴胺功能團的仿生聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202111043296.1
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113736015B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 鐘蔚華;朱波;張鵬;朱曉琳;宮平;葉麗莎;白昌龍;孫宗寶;金子明;曲志敏;虢忠仁
• 申請（專利權）人: 山東非金屬材料研究所;上海大學
• 主分類號: C08F220/58
• 分類號: C08F220/58;C08F220/28;C08F283/06;D06M15/285;D06M15/263;D06M15/53;C08J5/06;C08L63/00;C08L77/10;D06M101/36
• 代理公司: 山東祺智知識產權代理有限公司 37361
• 代理人: 趙斌

本發明屬于仿生高分子材料領域，具體提供了一種含有多巴胺功能團的仿生聚合物及其制備方法，該仿生聚合物為無規共聚物，且含有多巴胺功能團，酚羥基可控性好、黏附性強、使用量少、工藝簡單、適合工業化生產等一系列優點，作為纖維上漿劑能有效地提高纖維增強復合材料的層間剪切強度，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于仿生高分子材料領域，具體涉及一種含有多巴胺功能團的仿生聚合物及其制備方法。

背景技術

芳綸纖維增強復合材料具有優越的綜合性能，被廣泛應用于我國新一代武器裝備的研發和生產中。芳綸纖維增強復合材料具有優異的抗彈性、輕量化、抗沖擊及隱身性能，被廣泛應用于導彈殼體、復合裝甲、飛機結構殼體中；同時，其高強度、高韌性、低密度、高耐熱性等特點，可大幅提升飛機、火箭發動機殼體抗沖擊性能與容器特性系數等；其低介電常數、低介質損耗因數、高耐腐蝕性等性能，也被廣泛應用于飛機雷達天線罩等領域。芳綸纖維增強樹脂復合材料也被應用于美國、法國戰斗機的主承力結構、戰車的車體等重要部位，及SS-24、SS-25、SS-27等導彈殼體。美國隱身轟炸機B-2A機身表面也敷設了大量芳綸復合材料，提升其隱身效果。此外，芳綸纖維復合材料也被應用于“委星1號”、“鑫諾6號”通信衛星上雙柵天線柵網前反射面中。

雖然芳綸纖維復合材料在軍事裝備中獲得了大量的應用，但基于芳綸纖維分子的高對稱性、高取向度與結晶度的特點，其表面缺乏活性基團，這將導致芳綸纖維與樹脂界面結合強度低，層間剪切強度差，限制了其進一步應用。目前，我國芳綸纖維界面改性技術領域已取得一定進展，可以較好地提升芳綸纖維界面性能，但是存在改性技術易損傷纖維本體力學性能、改性步驟繁瑣耗時、難以滿足纖維紡制原位連續處理的需求。如何在不損傷芳綸纖維本體的情況下，實現對芳綸纖維表面的快速、高效改性，大幅提升芳綸纖維與樹脂的界面性能，是該領域的要點所在。

通過對貽貝（Mussel）在巖石上的黏附性觀察，發現貽貝分泌的足蛋白（Musselfoot?proteins,?Mfps）具有極強的黏附性，其粘附性主要來源于足蛋白中所含的多巴胺以及富賴氨酸的蛋白質。貽貝足蛋白不僅僅可以在干燥環境下具有很強的黏附性，即便在潮濕環境甚至是水下貽貝分泌的足蛋白都可以牢牢粘附在巖石上。聚多巴胺很多都是應用在生物醫學領域，如防污抗菌、細胞工程以及組織工程、生物膠水等各領域。2007年研究人員首次合成了聚多巴胺，具有非常強的黏附性，在緩沖液中弱堿性有氧條件下多巴胺會自發氧化聚合，聚合簡單不需要其他試劑，直接把所要處理的樣品放入緩沖液，保持弱堿性有氧條件下就可以引發多巴胺自聚，聚合后的多巴胺可以粘附在高分子、金屬及無機非金屬幾乎所有的基體上，甚至是可以粘附細胞（Science,?2007,?318(5849):?426-30）。

美國專利US8784895申請了一種采用聚多巴胺改性纖維的方法，可以取得較好的改性結果，且對纖維本體力學性能幾乎無損。但是該方法還難以用于芳綸纖維的快速連續表面處理。首先，多巴胺自發氧化聚合沉積過程時間較久，需24h才能形成40nm厚度的聚多巴胺膜，無法適用于芳綸纖維連續化上漿改性的需求。同時，在氧化劑作用下，多巴胺的鄰苯二酚基團也會被氧化為鄰苯二醌，進而削弱與有機纖維的粘附作用。

因此針對芳綸纖維開發更加合適的多巴胺改性方法，成為本領域亟待解決的問題之一。

發明內容

本發明針對現有技術存在的諸多不足之處，提供了一種含有多巴胺功能團的仿生聚合物及其制備方法，該仿生聚合物為無規共聚物，且含有多巴胺功能團，酚羥基可控性好、黏附性強、使用量少、工藝簡單、適合工業化生產等一系列優點，作為纖維上漿劑能有效地提高纖維增強復合材料的層間剪切強度，具有廣闊的應用前景。

本發明的主要原理是：