CN113501967B - 一种超分子聚合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种超分子聚合物，由氢键供体和氢键受体混合制备而成，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1～20：1；所述氢键供体为硫辛酸，所述氢键受体为苯二酚和/或苯三酚。使用时，将所述超分子聚合物溶解在有机溶剂中形成粘合剂，然后将所述粘合剂涂覆于被粘附物表面；或者将所述超分子聚合物加热至60～80℃使其溶解，然后涂附于被粘附物表面即可。该超分子聚合物基于天然物质硫辛酸及儿茶酚，并通过简单加热即可制成，而且无毒无害、绿色环保。而且使用方法简单，对湿软表面尤其是生物组织表面粘附性强。

Description

一种超分子聚合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及超分子聚合物领域，更具体地，涉及一种可快速粘合湿软表面的超分子聚合物及其制备方法和应用。
背景技术
超分子聚合物是超分子化学与高分子化学的交叉学科，是指重复单元经可逆的和方向性的非共价键相互作用连接成的阵列。超分子聚合物可基于多种分子间相互作用以及它们的协同作用或多重作用形成，如氢键、配位作用、主客体相互作用、电荷转移相互作用、π-π相互作用等。
粘合剂是一种能将两种材料连接在一起的物质，主要有液态、膏状和固态三种类型。粘合剂是最重要的辅助材料之一，在包装作业等领域应用极为广泛。目前，粘合剂主要分为天然粘合剂和人工粘合剂，其中天然粘合剂主要包括生物粘合剂和矿物粘合剂；生物粘合剂主要是淀粉、蛋白质、糊精、动物胶、虫胶、皮胶、松香等，矿物粘合剂主要是沥青等。天然粘合剂均存在适用性较窄、稳定性较差且黏附强度不大等缺点。人工粘合剂主要包括水玻璃等无机粘合剂和有机粘合剂。人工粘合剂具有制作成本较高、不环保、不可重复使用和含有易挥发的有毒有机溶剂以及难以同时耐高温和耐低温的缺点。
目前，市面上的黏附材料对于生物组织及潮湿、湿软表面的粘性效果不佳，黏附过程复杂且固化时间长，同时存在制备繁琐、涂抹过程操作性不好、成本较高等缺点。
发明内容
基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种可快速粘合湿软表面的超分子聚合物，该超分子聚合物基于天然物质硫辛酸及苯二酚和/或苯三酚，并通过简单加热即可制成，而且无毒无害、绿色环保。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种超分子聚合物，由氢键供体和氢键受体混合制备而成，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1～20：1；所述氢键供体为硫辛酸，所述氢键受体为苯二酚和/或苯三酚。
在一些实施方式中，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为1～5:1。
在一些实施方式中，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为1:1。
在一些实施方式中，所述苯二酚为邻苯二酚；所述苯三酚为1，2，3-苯三酚。
本发明的目的之二在于提供上述任一实施方式的超分子聚合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
按摩尔比将氢键供体和氢键受体混合，在60～80℃下进行反应2～6h，制成所述超分子聚合物。
在一些实施方式中，所述氢键供体和氢键受体混合后在70℃下进行反应4h。
本发明的目的之三在于提供上述任一实施方式的超分子聚合物作为粘合剂的应用，该应用方法包括以下步骤：
将所述超分子聚合物溶解在有机溶剂中形成粘合剂，然后将所述粘合剂涂覆于被粘附物表面；所述超分子聚合物与所述有机溶剂的质量比为1～20:1；
或者：将所述超分子聚合物加热至60～80℃使其熔融，然后涂附于被粘附物表面。
在一些实施方式中，所述有机溶剂为醇类有机溶剂，更优选的，所述有机溶剂为乙醇。
在一些实施方式中，所述乙醇浓度为20～50wt％。
在一些实施方式中，所述乙醇浓度为20wt％。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
硫辛酸是天然无毒害的物质，可通过加热聚合形成黏附材料，通过将其与苯二酚和/或苯三酚混合制备超分子聚合物，可大幅度提高超分子聚合物的粘附性。将作为粘合剂应用于湿软表面，可具有优异的黏附效果。使用时，只需将其溶解于醇类溶剂中，或者加热至溶解，然后涂附于被粘附物表面即可，操作简单且粘合快速，尤其是对生物组织黏附效果优异。另外，该超分子聚合物具有制备简单、原料易得、无毒无害、绿色环保、快速粘合等优点。
进一步地，以苯二酚特别是邻苯二酚和/或1，2，3-苯三酚作为氢键受体，可进一步提高超分子聚合物的黏附效果。而且，邻苯二酚是天然物质儿茶酚经简单蒸馏直接得到，原料来源广泛且成本低，制作简单，完全符合绿色环保的要求。
附图说明
图1为实施例2制成的超分子聚合物的实物图；
图2为本发明实施例1-7和实施例29制成的超分子聚合物的核磁氢谱图；
图3为施例1-7和实施例29制成的超分子聚合物的红外光谱图；
图4为实施例2制成的超分子聚合物的XRD图；
图5为实施例2制成的超分子聚合物的TG图；
图6为实施例1制成的超分子聚合物的SEM图；其中，图a和b为实施例2制得的超分子聚合物的SEM图；图c和d为实施例29制成的超分子聚合物的SEM图；
图7为对猪皮进行实验黏附图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1-29
一种超分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：
将氢键供体和氢键受体按比例加入圆底烧瓶，在70℃油浴锅中加热搅拌4h，制备成超分子聚合物；其中，氢键供体和氢键受体的具体种类和比例如表1所示：
表1氢键供体和氢键受体的种类和摩尔比
Figure BDA0003199939870000041
Figure BDA0003199939870000051
备注：表1中，摩尔比是指氢键供体与氢键受体的摩尔比。
超分子聚合物制成后，冷却至常温，产品呈黄色的固体状，如图1，图1为2号样的实物图。
一、对1-7号样以及29号样进行结构表征，具体方法如下：
1、采用核磁氢谱和傅里叶红外光谱，确定该8种超分子聚合物的化学结构，结果如图2、图3所示。其中，图2和图3中，TA代表硫辛酸，C代表邻苯二酚，PTA代表聚硫辛酸，PTAx-Cy代表硫辛酸和邻苯二酚摩尔比x:y。
2、采用粉末X单晶衍射仪、热重分析仪和差热扫描仪，研究2号样的晶型、热稳定性以及玻璃转化温度等物理性质，检测结果如图4-图5所示；
3、再采用扫描电镜观察实施例2和实施例29制成的超分子聚合物的形貌，检测结果如图6所示。
二、黏附性能测试
测试1-7号样以及29号样的黏附性能，具体如下：
采用拉伸仪，在25℃下，分别利用热熔法和乙醇溶液法进行测试该8种超分子聚合物对生物组织(猪皮、猪心、猪肝、猪肺、猪肾)、软表面(水凝胶、橡胶)、潮湿表面的黏附性能；
其中，热熔法具体操作为：将超分子聚合物加热至60～80℃后，涂覆于生物组织表面、软表面、潮湿表面；
乙醇溶法具体操作为：将超分子聚合物按质量比为5:1的比例溶于20wt％的乙醇中，待完全溶解后，将制成的粘合剂涂覆于生物组织表面、软表面、潮湿表面。
其中，对猪皮的黏附性能结果如表2所示。
表2 8种超分子聚合物的黏附性能
Figure BDA0003199939870000061
测试不同温度下2号样对猪皮的黏附性能，具体为：采用拉伸仪，分别在15℃、25℃、35℃的温度下测试对猪皮的黏附性能，具体如图7所示，测试结果如表3所示：
表3 2号样在不同温度下的黏附性能(J/m2)
15℃ 25℃ 35℃
热熔法 596.31 536.51 521.36
乙醇溶液法 350.12 333.14 294.12
测试不同溶剂对2号样的黏附性能的影响，具体为：将2号样分别按质量比为5:1的比例溶于不同溶剂中，制成粘合剂，采用拉伸仪，在25℃的温度下测试制成的粘合剂对猪皮的黏附性能，具体溶剂及黏附效果如表4所示。
表4 2号样溶于不同溶剂中的黏附性能
溶剂 试剂浓度(wt％) 黏附力值(J/m<sup>2</sup>)
甲醇 25 204.61
乙醇 25 256.63
DMSO 25 188.25
乙腈 10 80.34
丙酮 25 154.31
综上所述，本申请可通过简单方法制成粘附性能优异的超分子聚合物，而且使用时可将超分子聚合物进行加热至60～80℃后熔化直接使用，或者将超分子聚合物常温下溶于乙醇中混合均匀后进行使用。本发明的超分子聚合物，对湿软表面尤其是生物组织表面，具有优异的黏附效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种超分子聚合物，其特征在于，由氢键供体和氢键受体混合，在60～80℃下进行反应制备而成，所述氢键供体与氢键受体的摩尔比为1～20：1；所述氢键供体为硫辛酸，所述氢键受体为苯二酚。
2.根据权利要求1所述的超分子聚合物，其特征在于，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为1～5:1。
3.根据权利要求1所述的超分子聚合物，其特征在于，所述氢键供体与所述氢键受体的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超分子聚合物，其特征在于，所述苯二酚为邻苯二酚。
5.权利要求1-4任一项所述的超分子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按摩尔比将氢键供体和氢键受体混合，在60～80℃下进行反应2～6h，制成所述超分子聚合物。
6.根据权利要求5所述的超分子聚合物的制备方法，其特征在于，所述氢键供体和氢键受体混合后在70℃下进行反应4h。
7.权利要求1-4任一项所述的超分子聚合物作为粘合剂的应用，其特征在于，该应用方法包括以下步骤：
将所述超分子聚合物溶解在有机溶剂中形成粘合剂，然后将所述粘合剂涂覆于被粘附物表面；所述超分子聚合物与所述有机溶剂的质量比为1～20:1；所述有机溶剂为甲醇或DMSO；
或者：将所述超分子聚合物加热至60～80℃使其熔融，然后涂附于被粘附物表面。
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