[发明专利]贻贝仿生高分子粘附材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种贻贝仿生高分子粘附材料及其制备方法，该方法以氧化淀粉和硼砂改性后的聚乙烯醇作为贻贝仿生粘附材料的高分子载体，使用盐酸多巴胺对该高分子载体进行二次改性。该方法制备的到的高分子黏附材料，其粘结强度可达2.905MPa，而且较大程度上提升了耐水性能，并且使其可粘结的基材种类更加广泛，不但对木材、纸张、玻璃‑木板等基材具有较好粘结效果，更可以对不锈钢‑PVC、不锈钢‑不锈钢等基材进行粘结，且粘结强度较好，大大增加了PVA类胶黏剂的适用性。

技术领域

本发明涉及仿生材料领域，具体涉及贻贝仿生高分子粘附材料及其制备方法。

背景技术

贻贝黏附蛋白(mussel adhesive proteins,MAPs)具有超强的黏附基材适用性和较强的防水黏附性，由于它是天然分泌物质，使得它具有很好的细胞相容性、良好的生物降解性和无毒性等特性，而且不会使人体产生免疫反应，因此它有着广阔的应用前景。20世纪80年代末，Bio Polymers公司通过传统的蛋白提取方法从贻贝足腺中成功地提取出了贻贝黏附蛋白，并研制成“Cell-Tak”超强粘合剂。然而，一万只贻贝仅能制备1克的超强度粘液(Mefp-1)，超低的制备量使得“Cell-Tak”的价格高达90美元/毫克，从而大大限制了“Cell-Tak”的应用。

尽管可以通过人工合成多肽、基因工程以及从贻贝中直接提取等方法制备出贻贝黏附蛋白，但是超低的制备量和昂贵的价格使其很难在工业领域得以大规模的应用，从而限制了该类具有优异性能的黏附材料的应用。近年来，贻贝仿生高分子黏附材料受到了极大的关注，科学家们期望通过将贻贝黏附蛋白中的黏附基团与高分子相结合，从而制备出具有天然贻贝黏附蛋白的神奇的黏附性能的黏附材料。

人们已经开始通过多种多样的方法对贻贝黏附蛋白进行仿生。其中，合成高分子仿生法制备仿贻贝粘附材料倍受青睐。相对而言普通合成高分子具有廉价易得，选择范围广泛，制得材料的性能可调等多种优势，对制备仿贻贝蛋白高分子粘附材料具有重要的意义。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种贻贝仿生高分子粘附材料及其制备方法和应用。本发明以经过氧化淀粉和硼砂改性后的聚乙烯醇作为贻贝仿生粘附材料的高分子载体，再加入盐酸多巴胺对其进行二次改性，以大幅度提高在各种基材表面(比如木材、纸张、玻璃、玻璃-瓦楞纸、玻璃-木板等)的黏附能力以及防水黏附能力，进而得到一种低成本、工艺简单、产品易得的贻贝仿生高分子粘附材料。

本发明是通过如下技术方案实现的：

首先，本发明提供了一种制备贻贝仿生高分子粘附材料的方法，所述方法以氧化淀粉溶液和硼砂溶液改性后的聚乙烯醇作为贻贝仿生粘附材料的高分子载体，使用盐酸多巴胺对该高分子载体进行二次改性。

本发明所述的聚乙烯醇(PVA)，具有以下结构：

其中，聚乙烯醇的聚合度为1700～1800。

优选地，所述氧化淀粉溶液和硼砂溶液的体积比为3～10：0.1～1，优选为4～5：0.15～0.45，优选为4.5～5：0.15～0.3，更优选为15：1。

优选地，所述硼砂溶液为3～20％(质量分数)的硼砂溶液，优选为10％的硼砂溶液。

优选地，所述盐酸多巴胺的加入量与高分子载体的质量体积比1～5，优选为1～2.5，优选为1～2，更优选为1～1.5，最优选为1.3～1.5，最优选为1.4。

优选地，所述氧化淀粉溶液通过如下步骤制备：将可溶性淀粉完全溶解于蒸馏水中，缓慢加入NaClO溶液反应，反应过程中滴加NaOH溶液调节pH，即得氧化淀粉溶液。

优选地，所述可溶性淀粉与蒸馏水的质量体积比为2～5：5～10，优选为2.7～3：5～10，优选为2.7：5。

优选地，所述NaClO溶液的有效氯10％。