[发明专利]一种两性离子防污涂料树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种两性离子防污涂料树脂，具有通式I所示的重复结构单元：其中：R₁为C₁～C₁₂烷基；R₂为氢或者C₁～C₁₂烷基中的一种；R₃为C₁～C₁₂烷基或氨基烷基中的一种；R₄^‑为磺酸烷基或者乙酸；x为0.3～0.5；y为0.15～0.35；z为0.15～0.25。本发明的两性离子防污涂料树脂具有优异的抗菌防污、力学性能、不易降解和成膜性能。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种基于4-乙烯基吡啶和丙烯酸酯类的两性离子共聚物防污涂料树脂及其制备方法。

背景技术

非特异性蛋白质在材料表面的吸附一直以来是科学界关注的问题，因为它与很多重要的科学和工业生产密切相关。一方面，在海洋涂料领域，船体表面接触大量细菌、藻类以及贝壳等海洋微生物，微生物的黏附不仅损耗能量，更加速船体的腐蚀，极大缩短了船体保养周期。另一方面，非特异性蛋白质吸附会造成生物污染，比如血液在输液管上的凝结以及植入人体材料引起的血栓和生物垢等问题。如何设计一种抗生物黏附涂料成为许多研究人员面临的重大任务和挑战。因此，对抗非特异性蛋白吸附的研究是生物医用、生化分析检测、生物化工、海洋防污等领域的重要问题。

目前，抗非特异性蛋白材料主要是以PEG为代表。PEG是一种中性的亲水高分子，由重复的氧乙基(-CH₂CH₂O-)组成，由于分子本身独特的结构，能够与水形成氢键，赋予PEG链高度的亲水性和良好的水溶性。围绕PEG链的氢键可以结合大量的水分子，同时由于分子链的高度流动以及具有很大的空间排除力，防止了蛋白质分子的吸附。但是PEG本身存在一些天然的缺陷，比如PEG的蛋白不吸附性对分子排列有一定要求，过于紧密或分子量太大都会失去效果。更为重要的是，PEG在氧气和过渡金属离子存在的条件下会自然氧化，从而限制了其应用。

目前，基于侧链含有酯键或者酰胺键的两性离子聚合物已成为普遍的一类新型抗菌防污材料，与同类聚合物PEG有所不同，PEG是通过氢键与水分子结合，该两性离子聚合物则是通过离子溶剂化作用与水分子结合，在材料表面形成致密的水合层，赋予材料抗蛋白质非特异性吸附的功能。两性离子聚合物种类繁多，并且有更大的分子设计空间。在工程领域，两性离子聚合物具有更好的抗菌防污和抗细胞吸附特性足以取代PEG。但是，两性离子聚合物侧链含有酯键或者酰胺键等不稳定基团，极易造成其发生水解，使得功能性基团发生剥离，从而使其失去两性离子聚合物的优异属性。上述存在的问题，很大程度上限制了聚合物在抗菌防污领域的使用。本领域技术人员仍需致力开发新的具有较佳的抗菌、防污性能和力学性能且不易水解的两性离子聚合物，以期应用于涂层或者涂料领域。

基于海洋防污的涂料主要还是含氧化亚铜的传统自抛光防污涂料，其对海洋微生物吸附的原理主要是基于亚铜离子对微生物的毒害作用，这种毒害作用能直接杀死微生物，从而达到优异的抗吸附效果。但是这种材料具有致命的缺点，其释放毒性金属离子对海洋环境危害很大，未来对其应用的限制会随之而来。近年来有关环境友好性海洋防污涂料的研究进展很大，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，都具有各自的优缺点。两性离子海洋防污涂料是热门的研究，但是传统侧链为酯键或者酰胺键的两性离子聚合物在海水中容易发生水解使得功能基团剥离，进而失去防污能力，因此，急需一种在海水中不易降解同时具备较佳抗非特异性蛋白吸附能力的两性离子防污涂料树脂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较佳的抗菌、抗污能力和力学性能且不易降解的两性离子防污涂料树脂。

本发明的另一个目的是提供一种所述两性离子防污涂料树脂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：