【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物，具体涉及一种仿生两性离子聚合物及其制备方法与应用。
技术介绍
1、海洋生物污损是指各种生物如细菌、藻类和软体动物等在船舶、基础设施或水生仪器的潮湿表面上的不良积聚。海洋生物污损会增加船舶的航行阻力、加速金属腐蚀、阻塞冷却管道、影响设备功能、增加营运费用等，并造成温室气体排放量增加，对人类从事海洋开发生产活动危害巨大。据不完全统计，我国每年由于污损生物造成的各类经济损失高达1000亿元。海洋生物污损一直是制约海洋资源开发的重大难题。因此如何有效防止海洋生物污损已成为世界范围内共同关心的课题，也是我国海洋经济发展、海防安全的可靠性与未来的深海勘探的诸多瓶颈之一。
2、目前防止海洋生物污损的最有效的手段是涂刷防污涂料。传统的防污涂料通常使用杀菌剂如三丁基锡来杀死污染的生物，但该类防污涂层因其高毒性破坏生态平衡而被禁用。随后，金属杀菌剂如铜和锌取代了有机锡防污剂，但金属杀菌剂会在海洋环境中积累，尤其是在沉积物中，且该类杀菌剂的广谱性不如有机锡类，因此需与增强型有机杀菌剂协同使用，而金属离子和有机杀菌剂协同可能导致污染群落之间的抗生素和化学耐药性，此外金属基防污剂中的金属离子在环境中不可降解，严重限制了金属基防污剂在海洋生物污损的发展。因此，开发一种新型低毒、高效且环保的表面涂层来防止海洋生物污染势在必行。近年来，防污聚合物通过表面引发聚合、物理吸附等方式修饰在材料的表面，改善材料表面的防污效果，在材料防污方面受到了广泛的关注。在各种广泛研究的防污聚合物中，两性离子聚合物如聚2-甲基丙烯酰羟乙基磷酰胆碱、
3、氧化胺是一种仿生鱼类黏液的新型两性离子，该类化合物的正、负电荷之间没有间隔，与其他两性离子相比较，具有更为优越的耐盐性和防污性能，在高盐度的海水环境中仍具有很强的水合作用，在海洋生物污损防治方面具有巨大的应用潜力。但实现具有抗微生物粘附和杀微生物协同功能的多功能表面的共聚合物，不同于均聚物，共聚物需要精心设计和适当控制组分选择、组成和结构优化，以最大限度地提高抗菌和防污性能的协同效果。此外，如何简单地将防污和抗菌成分牢固地固定在材料表面上仍然是一个挑战。表面接枝法和层层自组装法常用于构建稳定的、兼具抗细菌粘附和杀菌功能的聚合物涂层，但是这两类方法制备工艺相对繁琐，且高度依赖于涂层与基材表面间的特异性相互作用和聚合物之间能够结合的官能团，基材类型受限，难以大规模化生产，实际应用受限。近年来，多巴胺作为海洋蚌类生物中粘合蛋白的重要成分，可以通过复杂的物理化学作用能够紧密的粘附在不同材料的表面，受到广泛关注。但是多巴胺在沉积过程中容易共价聚合和非共价自组装生成尺寸相对较大的聚多巴胺聚集体，涂层表面不均匀，耐久性相对较差，限制了其在海洋防污中的应用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种仿生两性离子聚合物。本专利技术的目的之二在于提供上述仿生两性离子聚合物的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供上述仿生两性离子聚合物的应用。本专利技术的仿生两性离子聚合物中同时含有氧化胺两性离子耐盐及抗微生物污染功能基团、异噻唑啉酮杀菌功能基团和多巴胺黏附基团，聚合物制备方法功能简单，各功能基团比例灵活可控。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
3、本专利技术第一方面提供了一种仿生两性离子聚合物，所述仿生两性离子聚合物的结构如下
4、式1所示：
5、
6、其中，r1、r4和r6各自独立地为h或ch3；r2选自单键、c1-c5亚烷基或取代c1-c5亚烷基、c1-c5酰氧基、c1-c5酰胺基、苯基；r3是1-18个碳原子构成的烷基链；r5选自单键、c1-c5亚烷基或取代c1-c5亚烷基、c1-c5酰氧基、c1～c5羰基；r7选自c1-c5酰胺基；x，y，z为各单体结构单元的数目。
7、优选地，所述x＝10～3500，y＝1～3500，z＝10～1400。
8、优选地，所述仿生两性离子聚合物的分子量为10kda-600kda；更优选为50kda-500kda；进一步优选为100kda-300kda。
9、优选地，所述仿生两性离子聚合物是由含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑酮的单体、含多巴胺基团的单体通过自由基聚合得到的。
10、本专利技术第二方面提供了第一方面所述仿生两性离子聚合物的制备方法，包括如下步骤：
11、将含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑啉酮的单体、含多巴胺基团的单体以及引发剂在溶剂中进行聚合反应，制得所述仿生两性离子聚合物；
12、所述含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑啉酮的单体、含多巴胺基团的单体的结构分别如下式2、式3、式4所示：
13、
14、所述两性离子聚合物的合成路线如下所示
15、
16、其中，r1、r4和r6各自独立地为h或ch3；r2选自单键、c1-c5亚烷基或取代c1-c5亚烷基、c1-c5酰氧基、c1-c5酰胺基、苯基；r3是1-18个碳原子构成的烷基链；r5选自单键、c1-c5亚烷基或取代c1-c5亚烷基、c1-c5酰氧基、c1～c5羰基；r7选自c1-c5酰胺基；x，y，z为各单体结构单元的数目。
17、优选地，所述含氧化胺两性离子基团的单体是有以下步骤的制备方法制得：先将二乙烯三胺五乙酸溶液与过氧化氢溶液混合，再将两性离子前驱体加入至反应液中反应，制得含氧化胺两性离子基团的单体。
18、更优选地，所述两性离子前驱体选自2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、(2-二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯、n-[(3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、n-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯酸n,n-二乙基氨基乙酯，n,n-二甲基乙烯基苯甲胺中的一种或多种。
19、更优选地，所述含氧化胺两性离子基团的单体的制备方法中，所述反应温度为50℃-70℃。
20、更优选地，所述含氧化胺两性离子基团的单体的制备方法中，所述反应时间为4-8h。进一步优选为5-7h。
21、更优选地，所述二乙烯三胺五乙酸与过氧化氢的质量比为1：(15-30)。
22、更优选地，所述二乙烯三胺五乙酸与两性离子前驱体的质量比为1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生两性离子聚合物，其特征在于，所述仿生两性离子聚合物的结构如下式1所示：
2.根据权利要求1所述的仿生两性离子聚合物，其特征在于，所述x＝10～3500，y＝1～3500，z＝10～1400。。
3.权利要求1或2所述仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑啉酮的单体、含多巴胺基团的单体以及引发剂在溶剂中进行聚合反应，制得所述仿生两性离子聚合物；
4.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述含氧化胺两性离子基团的单体是有以下步骤的制备方法制得：先将二乙烯三胺五乙酸溶液与过氧化氢溶液混合，再将两性离子前驱体加入至混合液中反应，制得含氧化胺两性离子基团的单体。
5.根据权利要求4所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述两性离子前驱体选自2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、(2-二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯、N-[(3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺、N-(3-二甲氨基丙基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、丙烯
6.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述含异噻唑啉酮的单体选自N-甲基丙烯酰氧基苯并异噻唑啉酮或N-丙烯酰氧基苯并异噻唑啉酮；
7.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法的工艺条件选自以下一种或多种：
8.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯及过硫酸钾中一种或多种。
9.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述的含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑啉酮的单体、含多巴胺基团的单体的摩尔比为(10-90)：(10-80)：(10-40)。
10.权利要求1或2所述仿生两性离子聚合物在抗污涂层或抗菌涂层中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种仿生两性离子聚合物，其特征在于，所述仿生两性离子聚合物的结构如下式1所示：
2.根据权利要求1所述的仿生两性离子聚合物，其特征在于，所述x＝10～3500，y＝1～3500，z＝10～1400。。
3.权利要求1或2所述仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将含氧化胺两性离子基团的单体、含异噻唑啉酮的单体、含多巴胺基团的单体以及引发剂在溶剂中进行聚合反应，制得所述仿生两性离子聚合物；
4.根据权利要求3所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述含氧化胺两性离子基团的单体是有以下步骤的制备方法制得：先将二乙烯三胺五乙酸溶液与过氧化氢溶液混合，再将两性离子前驱体加入至混合液中反应，制得含氧化胺两性离子基团的单体。
5.根据权利要求4所述的仿生两性离子聚合物的制备方法，其特征在于，所述两性离子前驱体选自2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、(2-二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯、丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯、n-[(3-(二甲氨基...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘星星，余龙飞，苏秋萍，贾康乐，宁俊华，李欢玲，郑小珊，辛锦兰，
申请(专利权)人：广东省科学院化工研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。