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技术

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。耐酸和耐高湿度特性。耐酸和耐高湿度特性。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]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。
[0005]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0006]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。
[0007]优选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]优选地，所述引发剂包括光引发剂和热引发剂；
[0011]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；
[0012]所述热引发剂包括偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰。
[0013]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％。
[0014]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。
[0015]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：
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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应用，用于水下粘接。
[0019]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[0020]本申请提供的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，以聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类单体、甲基丙烯酸苄基酯类单体和引发剂作为原料，利用聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类单体之间的氢键作用获得凝聚效果，并以甲基丙烯酸苄基酯类单体作为疏水单体，与聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸类单体共聚而获得体系内的亲疏水协同作用；从而使得该胶粘剂在水下粘接中一方面可以同时吸收和排开基材上的水合层，另一方面可以在达到高强度粘接的同时保证耐水性。
[0021]该耐水胶粘剂在固化完成后具有长时间的耐水效果，可以满足长期使用的需要；并且不受使用条件和环境的限制，粘接过程可以完全在水下进行，包括涂抹前体和光聚合，丰富了应用场景。具有优秀的耐水、耐盐水、耐酸、耐高湿度的性能。以耐水为例，将样品泡水30天后仍能保持7MPa的粘接强度。
[0022]本申请提供的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，对于不同基材表面都有着超高的粘接强度，包括玻璃、陶瓷、金属、聚氯乙烯、有机玻璃等。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0024]图1为丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、甲基丙烯酸苄基酯前体原位凝聚和光固化及胶粘剂本体内部作用力示意图以及胶粘剂与不同基材可能形成的作用力示意图；
[0025]图2为实施例1所得胶粘剂、聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸
‑
甲基丙烯酸苄基酯共聚物三者红外图谱对比；
[0026]图3为实施例1所得胶粘剂及其在不同环境处理30天后的红外谱图；
[0027]图4展示了实施例4、5分别在水和盐水环境中长时间悬挂重物的图片。
具体实施方式
[0028]如本文所用之术语：
[0029]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0030]连接词“由
……
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
……
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0031]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0032]在这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸。3.根据权利要求1所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，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。5.根据权利要求1所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，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。6.根据权利要求5所述的基于氢键凝聚物和疏水基团的耐水胶粘剂，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱世平，陈国庆，张祺，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：