貽貝仿生聚氨酯的合成與性能研究.pdf

1、海洋生物貽貝通過分泌蛋白粘液能夠迅速地黏附在金屬、玻璃、聚合物及礦物等各種表面上,甚至是極難黏附的聚四氟乙烯,就算是在波濤洶涌的巨浪沖刷下仍能緊緊黏附基材。貽貝黏附蛋白具有萬能黏附和超強的防水黏附性能,且不會引發(fā)人體免疫反應(yīng),在國防和海洋工程領(lǐng)域中船舶或潛艇的防水密封膠和粘合劑、生物醫(yī)藥領(lǐng)域中軟組織快速縫合或硬組織粘接的醫(yī)用粘合劑、表面化學領(lǐng)域中材料表面功能改性的底層黏附涂層等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,超低的制備量、復(fù)雜的工藝和昂貴

2、的價格限制了通過傳統(tǒng)的蛋白提取法和基因工程克隆法制備的貽貝粘合劑的應(yīng)用。
　　本論文期望能將貽貝黏附蛋白的超強黏附性能與聚氨酯的低成本、簡單易得、結(jié)構(gòu)可設(shè)計等優(yōu)點相結(jié)合,制備能廣泛應(yīng)用的高性能貽貝仿生聚氨酯黏附材料。
　　本論文分別通過兩種不同的方式,即羧基(-COOH)與氨基(-NH2)的酰化反應(yīng)和異氰酸酯基(NCO)與氨基(-NH2)的偶聯(lián)反應(yīng),合成了側(cè)鏈含多巴胺的貽貝仿生聚氨酯和端基為多巴胺的貽貝仿生聚氨酯,并研究了其

3、作為粘合劑或黏附涂層的相關(guān)性能。側(cè)鏈含多巴胺的貽貝仿生聚氨酯是通過合成的含羧基聚氨酯與多巴胺(Dopamine)進行?；磻?yīng)制備。通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)和紫外-可見光(UV-vis)等測試結(jié)果分析表明,多巴胺成功地引入到聚氨酯的側(cè)基上;熱失重分析(TGA)結(jié)果表明,多巴胺的引入使得含多巴胺的聚氨酯相對于含羧基的聚氨酯的分解溫度提高了20 ℃左右;通過萬能電子拉力機測試了貽貝仿生聚氨酯的粘接性能,并通過紫外-可見光和

4、流變行為測試初步探討了粘接機理。結(jié)果表明制備的側(cè)鏈含多巴胺的貽貝仿生聚氨酯表現(xiàn)了類似于貽貝黏附蛋白的萬能黏附效果。對于金屬、玻璃和聚合物等各種基材,引入很少量的多巴胺(約2wt％)都能使粘接性能大大提高,表現(xiàn)為同時提高界面作用力和內(nèi)聚力。理論分子量分別為8800、17400、34500的貽貝仿生聚氨酯對鐵片的剪切粘接強度分別達到2.1MPa、3.5MPa和5.2MPa,可分別與分子量為9.8萬、18.6萬、25.5萬的貽貝仿生聚肽的粘接