[发明专利]基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂及其制备方法和应用，涉及材料领域。基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其原料包括聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸苄基酯类单体和引发剂。基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂的制备方法，包括：将所述原料混合得到聚合前体，然后将所述聚合前体进行紫外辐射原位固化或加热反应。基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂的应用，用于水下粘接。本申请提供的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，具有优良的耐水、耐盐水、耐酸和耐高湿度特性。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂及其制备方法和应用。

背景技术

水下胶粘剂在日常生活和工业场景中起着重要的作用，包括创口敷料、水下机器人、水上能源设备、水下修复和海洋工业等。针对于不同基材，多种多样的高强度胶粘剂已被研发出来，然而绝大多数传统胶粘剂无法直接在水下使用，或者耐水性能较差。这是因为水下基材的表面会形成水合层，从而阻止胶粘剂和界面形成高强度的作用，使得粘接后易产生脱粘，强度减弱等问题。此外，在水环境中尤其是水下直接使用胶粘剂还要求胶粘剂具有一定的稳定性，而大部分传统胶粘剂粘度低、易扩散、易溶解，不能达到粘接效果就已经流失。传统的方法通常是使用带有疏水基团的化合物以达到排开水合层和耐水的效果，然而这些胶粘剂一般难以在多种基材如玻璃、金属等达到高强度的胶粘性能。

近年来，受到生物体内黏附的启发，一系列基于邻苯二酚(catechol)基团的水下胶粘剂被开发出来。通过酚羟基和苯环的协同作用，该系列胶粘剂在不同基材上展现了优秀的粘接性能和耐水性。但是，这些胶粘剂需要复杂的前体合成步骤，大幅度提高了成本和商业化的难度。同时，此种胶粘剂在水下溶胀后硬度较低，不适合作为结构胶使用。另一方面，凝聚物(coacervate)也被广泛用于水下粘接。通过基团间的静电相互作用，凝聚物在水下也可保持稳定并达到良好的粘接强度。然而，大部分凝聚过程对于外界条件有不同的要求，如pH,离子键强度，离子浓度等，从而限制了凝聚物的应用场景。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂及其制备方法和应用，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其原料包括聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸苄基酯类单体和引发剂。

优选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸。

优选地，所述甲基丙烯酸苄基酯类单体包括甲基丙烯酸苄基酯和/或丙烯酸苄基酯。

优选地，所述甲基丙烯酸苄基酯类单体和所述丙烯酸类单体的质量比为(0.7-2.5)：1。

优选地，所述引发剂包括光引发剂和热引发剂；

所述光引发剂包括2,2-二乙氧基苯乙酮和/或1-羟基环己基苯基甲酮；

所述热引发剂包括偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。

优选地，所述光引发剂或所述热引发剂的质量各自独立的为所述丙烯酸类单体和所述甲基丙烯酸苄基酯类单体的总质量的0.7-2％。

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮中的乙烯吡咯烷酮单体与所述丙烯酸类单体摩尔比为1：1。

本申请还提供一种所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂的制备方法，包括：

将所述原料混合得到聚合前体，然后将所述聚合前体进行紫外辐射原位固化或加热反应。

优选地，所述紫外辐射原位固化使用的紫外光源的功率密度为30-50mW/cm²，所述紫外辐射原位固化的时间为5-60min，所述加热反应的温度为65-80℃，时间为8-24h。