在水性介质中用于粘合剂结合的方法和设备技术

本公开涉及可在水下应用的粘合剂材料，该粘合剂材料包含亲水粘合剂分子。在其它实施方式中，该粘合剂材料还可包含亲水聚合物和/或氧化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本公开涉及可在水下应用的粘合剂材料，该粘合剂材料包含亲水粘合剂分子。在其它实施方式中，该粘合剂材料还可包含亲水聚合物和/或氧化剂。【专利说明】在水性介质中用于粘合剂结合的方法和设备 引用相关申请 本申请为基于2011年11月28日递交的美国临时申请第61/629, 789号并要求其 权益的正式申请。
本公开总体涉及粘合剂材料，并且更具体地涉及在水性介质中用于粘合剂结合的 方法和设备。
技术介绍
有效的水下粘合剂可对处理水下作业的工业或活动带来很多益处。例如将传感器 附着到位于水体表面、修补湿的组织或修理泄漏的水下石油管道的应用可得到改善。然而， 到目前为止建立水下粘合已被证明存在问题。在粘合科学的领域，传统上水或湿气已被视 为表面污染物或者弱边界层。由于包括但不限于粘合剂聚合物的腐蚀、塑化、膨胀和水解的 各种复杂的劣化机制，合成粘合剂在湿的表面或用于水下时表现不佳。即使一些粘合剂可 在水下具有强的本体内聚强度，但是由于界面粘合引起水的芯吸和银纹，这些粘合剂往往 最终不合格。 自然界中建立的发现和现象已启发了许多针对建立水下粘合的方案。例如，在海 中，存在多种专门粘住所有类型的湿表面的有机体：用为了减小坚硬岩石与其柔软的无脊 椎身体之间在力学上的不匹配而构造的一把细线而紧紧抓住的蛘类、将钙质垫片粘在岩石 和船底的藤壶以及住在由沙、贝壳碎片和水下蛋白质胶团组成的管中的沙堡蠕虫。 至少从二十世纪60年代末，已开始寻求使用在潮湿的应用场合中的水下粘合剂 的目标，也就是，使用牙科粘固剂用的藤壶胶。在过去的十年中，通过探索儿茶酚官能团的 粘合剂特性开发了制造多功能水下粘合剂的新策略。 儿茶酚官能化的粘合剂的制造有两个常规方法。在第一个方法中，例如至少在 标题为含有粘合剂D0PA的聚合物和相关使用方法的第2003/0087338号美国专利公开、 标题为聚合组合物和相关使用方法的第2005/0288398号美国专利公开、标题为合成含有 安奈德保护的儿茶酚的化合物的方法及其中产生的中间体的第8, 227, 628号美国专利和 标题为用于水凝胶的修饰的丙烯酸嵌段共聚物和压敏湿粘合剂的第7, 943, 703号美国专 利中公开的，通过将儿茶酚官能团结合到聚合物制备粘合剂。其他涉及该主题的参考文 献包括标题为含有儿茶酚的共聚肽的合成和交联的第6, 506, 577号美国专利、标题为仿 生化合物及其合成方法的第7, 622, 533号美国专利和标题为可交联的聚合组合物的第 2009/0036611号美国专利公开。 第二个方法是例如在标题为蛘类生物粘合剂的第7, 622, 550号美国专利中公开 的自下而上的过程，其中通过重组体蛘类粘合剂蛋白质的表达和纯化而生产粘合剂。 儿茶酚官能化粘合剂的应用可分为三类。在第一类中，例如在标题为D0PA功能 化、支化的聚（氧化烯）粘合剂的第2008/0247984号美国专利公开；标题为用于胎膜修复 的密封剂的第2011/0027250号美国专利公开、标题为生物粘合剂结构的第2010/0137902 号美国专利公开；标题为用于给患者加上医学设备的水凝胶、粘合剂的第5, 665, 477号美 国专利和第7, 943, 703号美国专利中公开的，上述粘合剂用于代替商业的医学密封剂。更 具体地，第2008/0247984号美国专利公开和第2011/0027250号美国专利公开描述了用于 组织修复的支化的儿茶酚封端的聚合物，2010/0137902美国专利公开描述了用于例如骨修 复应用的儿茶酚官能化的包裹物，并且第5665477号美国专利描述了用于给湿的组织加上 医学设备的儿茶酚官能化的水凝胶。 在第二类中，例如在标题为耐污涂层和制造该涂层的方法的第2008/0171012号 美国专利公开、标题为使用儿茶酚官能化的聚合物的基底独立的逐层组件的第8, 293, 867 号美国专利、标题为表面固定的抗菌类肽物的第2010/0028718号美国专利公开和标题为 防污水凝胶、涂层和合成方法及其用途的第2011-0052788号美国专利公开中公开的，上述 粘合剂用来抗污、抗菌以及固定表面涂层。 在第三类中，所述粘合剂用作水下的胶。例如在标题为可交联的聚合组合物的第 2009/0036611号美国专利公开中公开的，聚苯乙烯通常不是粘合剂的组分，而它通过引入 儿茶酚侧链而用于模拟蛘类粘合剂蛋白质，为此该聚合物在交联时显示了增强的粘附力。 以同样的方式，例如在标题为粘合剂复合凝聚物及其制备和使用方法的第8, 283, 384号美 国专利和第2009/0036611号美国专利公开中公开的，通过用相同侧链化学成分以及儿茶 酚、胺、和磷酸盐的摩尔比合成聚合电解质类似物，形成在质量上模拟包括水下传递、界面 粘合和触发凝固的整个范围的天然胶性能，还模拟了沙堡蠕虫的粘合剂蛋白质。 上述所有在先方案都需要用儿茶酚官能团进行复杂的长链聚合物的化学修饰或 合成合成，或者需要制备这些粘合剂的使用者具有具体的一套技能。复杂的制造工艺使这 些方案转化为实际应用特别是用现有体系整合它们变得困难。例如，通过化学修饰向现有 给药载体（水凝胶）中加入粘合特性并非真正的选择，这是因为修饰可导致载体的物理和 化学性质完全改变，致使先前对体系的认识被废弃。就粘合而言，上述方案，虽然它们在流 动特性、凝固和粘合方面已成功地模拟了天然水下胶的某些方面，但是它们都没有显示任 何实际的性能，即，在合理的固化时间内（〈2小时）获得显著的结合强度。例如，虽然沙堡 蠕虫的合成聚合电解质胶已显示出数倍于天然粘合剂的估计结合强度的剪切结合强度，但 是将该粘合剂涂覆在空气中的湿的、光滑的且酸处理的铝基板上之后24小时的固化时间 就浸没在水中。 因此，存在着对于能克服一个或多个这些现有缺点的新的合成粘合剂材料的需 要。
技术实现思路
本公开涉及水下粘合剂或者湿的粘合剂的领域以及它们在不同工业（例如用于 航海、化学、医药、生物技术工业的制造业）中粘合、结合、连接、修复、修补和层压的应用。 通过蛋白质的氨基酸组合物的研究，D0PA (3, 4-二羟基-L-苯丙氨酸），通过酪氨 酸的翻译后修饰形成的氨基酸，已经被确认为来自自然中有机体的胶的再现成分。具体地， D0PA的儿茶酚官能性质主要起防水粘合的作用并且邻醌（氧化的儿茶酚）的官能性质主要 起胶的交联作用。虽然仍未完全理解儿茶酚对不同材料的官能性质的精确结合机理，但是 根据通过原子力显微镜对DOPA的单分子研究已报道了，结合机理不是氢键形成，并且DOPA 的氧化减小了对金属氧化物的相互作用强度但导致了对有机表面的高强度不可逆共价键 的形成。证据表明上述相互作用为与金属或金属氧化物结合的协同作用，这涉及用去质子 的配体代替表面羟基，上述相互作用还为通过迈克尔加成（Michael addition)和席夫碱反 应（Schiff base reactions)与有机表面共价。 在本公开的一个方面，提供了包含亲水粘合剂分子的湿的/水下粘合剂材料。 在另一个方面，提供了包含亲水粘合剂分子和氧化剂的湿的/水下粘合剂材料。 在另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿的/水下粘合剂材料，包含：亲水粘合剂分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵波新，杨非括，
申请(专利权)人：赵波新，杨非括，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA