一种生物基超分子粘合剂及其制备方法和应用

本发明涉及粘合剂，尤其涉及一种生物基超分子粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、粘合剂作为一种重要的、必不可少的材料，在日常生活和工业中得到了广泛的应用。在过去的几十年里，对粘合剂的需求大幅增长。然而，目前使用的粘合剂多为石油基材料，难以再次利用，最终成为垃圾，造成了严重的环境问题和资源浪费。为了有效地减轻污染，迫切需要开发新型的粘合剂，这些粘合剂需具有足够的粘合强度，可以有效地回收重复使用，并且在自然环境中容易降解。在古代，糖和淀粉经常被用作粘合剂来粘附纸张、纺织品、皮革和其他材料，但其粘和能力弱，耐水性差，并不能满足现代社会发展的需求。进入20世纪，随着高分子科学的蓬勃发展，石油衍生胶粘剂因其粘结强度的提高和良好的耐水性，逐渐取代天然胶粘剂，主导了全球市场。开发性能优于石油衍生粘合剂的高性能生物基粘合剂仍然是一项艰巨的任务。

2、环氧大豆油(eso)是一种具有三臂结构的低分子量(约1kda)生物质，由于其低成本和良好的生物相容性，已被广泛用作绿色增塑剂和润滑剂。多胺与环氧大豆油反应只能得到粘性油，其粘合强度低，而且永久性的化学交联网络导致其在自然环境下不可降解。

3、目前，环氧大豆油还难以用于高性能粘合剂的制备，使得发展可降解的生物基粘合剂仍为本领域的一大技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种生物基超分子粘合剂及其制备方法和应用。本发明提供的生物基超分子粘合剂以环氧大豆油为原料，生物相容性好，且粘合强度高，耐水性好，可循环使用，可降解。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种生物基超分子粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸、3-氨基苯硼酸和溶剂进行开环反应，将所得反应液加热除溶剂，得到生物基超分子粘合剂；所述环氧大豆油、3-氨基苯甲酸和3-氨基苯硼酸的摩尔比为1：3：1～1：3：1.5。

5、优选的，将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸、3-氨基苯硼酸和溶剂进行开环反应的方法包括方法一和方法二：

6、所述方法一包括：直接将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸、3-氨基苯硼酸和溶剂混合进行开环反应；

7、所述方法二包括：将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸和溶剂混合进行第一开环反应，得到苯甲酸接枝环氧大豆油；将所述苯甲酸接枝环氧大豆油和3-氨基苯硼酸混合进行第二开环反应。

8、优选的，所述方法一中，开环反应的温度为50～80℃，时间为48～72h。

9、优选的，所述方法二中，第一开环反应的温度为50～80℃，时间为36～48h，第二开环反应的温度为50～80℃，时间为36～48h。

10、优选的，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和乙醇中的一种或两种。

11、优选的，所述加热除溶剂的温度为40～60℃。

12、本发明还提供了上述方案所述制备方法制备得到的生物基超分子粘合剂。

13、本发明还提供了上述方案所述的生物基超分子粘合剂在物体粘合中的应用。

14、优选的，所述粘合包括水上粘合或水下粘合。

15、优选的，将使用后的生物基超分子粘合剂回收后重复使用；所述回收的方法包括：将使用后的生物基超分子粘合剂进行热压，得到回收的生物基超分子粘合剂；或将使用后的生物基超分子粘合剂溶解在有机溶剂中，将所得溶液进行干燥，得到回收的生物基超分子粘合剂。

16、本发明提供了一种生物基超分子粘合剂的制备方法，包括以下步骤：将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸、3-氨基苯硼酸和溶剂进行开环反应，将所得反应液加热除溶剂，得到生物基超分子粘合剂；所述环氧大豆油、3-氨基苯甲酸和3-氨基苯硼酸的摩尔比为1：3：1～1：3：1.5。本发明通过开环反应将苯甲酸和苯硼酸接枝到环氧大豆油分子链上，之后通过加热除溶剂使苯硼酸基团逐渐脱水并交联形成硼氧六环结构，即得到本发明的生物基超分子粘合剂。得益于苯甲酸优异的疏水能力，使得生物基超分子粘合剂具有优异的耐水性以及水下粘合能力；苯硼酸基团脱水并交联形成硼氧六环结构，交联结构有效地提高了生物基超分子粘合剂的内聚力，使其具有较高的粘合强度；同时硼氧六环的动态性使得生物基超分子粘合剂的交联网络可在一定刺激下实现解离，实现生物基超分子粘合剂的循环使用；环氧大豆油为生物基材料，硼氧六环具有动态性，使得生物基超分子粘合剂可在土壤中实现快速、自发的降解。此外，本发明提供的制备方法过程简单，易于操作，成本低，有利于规模化制备。

17、本发明还提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的生物基超分子粘合剂。本发明提供的生物基超分子粘合剂具有粘合强度高、耐水性好、易降解、生物相容性好，且可回收循环使用的特点。实施例结果表明，本发明提供的生物基超分子粘合剂对铁片的粘合强度为7.75mpa；在水中浸泡一个月后，其粘合强度仍可达7.3mpa；且可以在热压或在有机溶剂的辅助下有效地回收和再加工，循环使用10次后，其粘合强度没有明显下降，仍然能达到7.48mpa；能够在土壤中完全降解，满足生活环境下生物基超分子粘合剂的使用性能。

技术特征：

1.一种生物基超分子粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将环氧大豆油、3-氨基苯甲酸、3-氨基苯硼酸和溶剂进行开环反应的方法包括方法一和方法二：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述方法一中，开环反应的温度为50～80℃，时间为48～72h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述方法二中，第一开环反应的温度为50～80℃，时间为36～48h，第二开环反应的温度为50～80℃，时间为36～48h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和乙醇中的一种或两种。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述加热除溶剂的温度为40～60℃。

7.权利要求1～6任意一项所述制备方法制备得到的生物基超分子粘合剂。

8.权利要求7所述的生物基超分子粘合剂在物体粘合中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述粘合包括水上粘合或水下粘合。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将使用后的生物基超分子粘合剂回收后重复使用；所述回收的方法包括：将使用后的生物基超分子粘合剂进行热压，得到回收的生物基超分子粘合剂；或将使用后的生物基超分子粘合剂溶解在有机溶剂中，将所得溶液进行干燥，得到回收的生物基超分子粘合剂。

技术总结
本发明涉及粘合剂技术领域，提供了一种生物基超分子粘合剂及其制备方法和应用。本发明通过开环反应将苯甲酸和苯硼酸接枝到环氧大豆油分子链上，之后通过加热除溶剂，使苯硼酸基团逐渐脱水并交联形成硼氧六环结构，即得到本发明的生物基超分子粘合剂。本发明制备的生物基超分子粘合剂具有粘合强度高、耐水性好、易降解、生物相容性好，且可回收循环使用的特点。并且制备方法简单，易于操作，成本低，有利于规模化制备。

技术研发人员：孙俊奇,高鑫,房旭,王豪,田能安
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8