專利名稱：烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型兩性離子化合物，具體地說涉及一種能夠?qū)Σ煌牧系谋砻婊?界面進行修飾或改性的新型烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方 法。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)在材料表面的吸附是一種非常普遍的現(xiàn)象，已引起學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的密 切關(guān)注。在很多情況下，蛋白質(zhì)吸附會引起很多不希望的結(jié)果。例如，生物傳感器等生 物醫(yī)用材料上蛋白質(zhì)非特異吸附造成的細胞吸附，增殖；人工材料造成的血栓或感染； 生物制品分離純化膜的生物垢阻塞；海洋船舶污損生物的附著，增大航行阻力等。在分 子水平，這些問題均具有一個明顯的共性即蛋白質(zhì)迅速地吸附在無保護的材料表面。 因此，材料表面抗蛋白質(zhì)吸附的研究是醫(yī)用材料、生物化工、海洋防污等領(lǐng)域的重要課 題。硅烷偶聯(lián)劑因其具有特有的官能團，易與無機物中的玻璃、二氧化硅、陶土、 金屬及其氧化物等產(chǎn)生牢固的結(jié)合，從而對材料表面產(chǎn)生修飾作用，改變材料表面的物 理和化學(xué)特性；同時，也可催化交聯(lián)聚有機硅材料。利用硅烷偶聯(lián)劑的高反應(yīng)性活性 基團和優(yōu)越的干濕態(tài)粘結(jié)性，可通過適宜的化學(xué)反應(yīng)在某些材料中引入特定的功能性基 團，以改進材料的表面性質(zhì)，使材料獲得防靜電、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等特 性。這一方面的應(yīng)用已成為硅烷偶聯(lián)劑新用途的開端，以及新型硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計 與制備的驅(qū)動力。生物體內(nèi)的細胞具有磷脂雙層膜結(jié)構(gòu)，并且能夠長期地存在于人體內(nèi)而不被排 斥，這歸功于細胞外層膜具有帶兩性離子的磷酸膽堿親水端基。近年來，人們從細胞膜 的結(jié)構(gòu)與性能的研究中得到啟示，開始對材料表面進行類細胞膜的仿生改性，以賦予材 料類生物膜的表面特性。隨著對兩性離子化合物性質(zhì)的認識不斷加深，兩性離子化合物 的生物學(xué)特性以及對蛋白質(zhì)吸附的抑制特性受到了研究者的重視，已開始將其應(yīng)用于各 種抑制蛋白質(zhì)吸附的材料制備中。兩性離子化合物形成的界面分子結(jié)構(gòu)的優(yōu)異防污性能 已為一系列國內(nèi)外研究結(jié)果所證實，如血液相容性，防海洋生物污損等。然而，目前兩性離子化合物產(chǎn)品種類非常有限。特別是針對生物材料、材料表 面修飾方面的應(yīng)用需求而設(shè)計和制備的兩性離子化合物尚未見報道。兩性離子化合物在 各種材料表面修飾和材料改性領(lǐng)域的潛在應(yīng)用還有待進一步地研究與開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物及 其制備方法。該化合物兼具兩性離子化合物和硅烷偶聯(lián)劑二者的特性，使其更容易對各 種材料表面和界面進行修飾或改性，實現(xiàn)在材料表面或其固/液界面組裝形成具有細胞外層膜結(jié)構(gòu)薄層的仿生修飾及改性，提高材料的抗蛋白質(zhì)吸附能力，從而改善材料的生 物相容性和防污能力，來適應(yīng)各種不同領(lǐng)域的廣泛需要。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物，該化合物的結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1. 一種烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物，其特征在于該化合物的結(jié)構(gòu)式為
2.權(quán)利要求1所述烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物的制備方法，其特征在 于包括以下步驟(a)將摩爾比為(1.0 1.2) 1 (1.0 1.5)的含氯烷氧基硅烷，含叔胺二胺類化 合物和三乙胺在氮氣保護，加熱溫度為70°C 120°C條件下，反應(yīng)3 7小時，得到含有 叔胺的硅烷中間體；所述的含叔胺二胺類化合物的化學(xué)式為R1NHR2NR3R4 ；其中R1為 H原子、甲基或乙基；R2為2 6個碳原子的亞烷基，苯基或6 10個碳原子的芳亞烷 基和環(huán)烷烴基中的一種；所述的含氯烷氧基硅烷為一氯甲基三乙氧基硅烷、Y-氯丙基 三乙氧基硅烷、Y-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、一氯甲基三甲氧基硅烷、Y-氯丙基三甲 氧基硅烷或Y-氯丙基甲基二甲氧基硅烷；(b)摩爾比為1 1 1.5 1的磺內(nèi)酯或烷內(nèi)酯與步驟(a)得到的含有叔胺的硅烷 中間體在無水分條件下反應(yīng)3 8小時，得到烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合 物。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的制備方法，其特征在于所述的磺內(nèi)酯為1，3-丙烷磺內(nèi)酯或 1，4-丁烷磺內(nèi)酯。
4.根據(jù)權(quán)利2所述的制備方法，其特征在于所述的烷內(nèi)酯為丙內(nèi)酯、Y-丁內(nèi) 酉旨或Y —戊內(nèi)酉旨。
5.權(quán)利要求1所述的烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物在有機硅防污材料中 的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括如下步驟(1)將a，ω-二羥基聚硅氧烷100質(zhì)量份，填料納米碳酸鈣或納米二氧化硅60 130 質(zhì)量份混合，升溫至100 120°C，在真空度為-0.060 -0.095MPa條件下攪拌，真空脫 水40 120分鐘，冷卻至室溫備用；(2)室溫下將1.2-4.0質(zhì)量份的權(quán)利要求1所述的烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離 子化合物加入步驟(1)的a，ω-二羥基聚硅氧烷混合物中，在真空度-0.060至-0.095MPa 條件下攪拌10-20分鐘，出料成型，制得有機硅防污材料；所述烷氧基硅烷官能化的甜 菜堿型兩性離子化合物結(jié)構(gòu)式中m = 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了烷氧基硅烷官能化甜菜堿型兩性離子化合物及其制備方法。該化合物結(jié)構(gòu)式如式(i)所示，兼具兩性離子化合物和硅烷偶聯(lián)劑二者的特性。其制備方法是先將含氯烷氧基硅烷、含叔胺二胺類化合物和三乙胺在氮氣保護下，加熱反應(yīng)，得到含有叔胺的硅烷中間體；然后將磺內(nèi)酯或烷內(nèi)酯與含有叔胺的硅烷中間體在無水分條件下反應(yīng)，得到烷氧基硅烷官能化的甜菜堿型兩性離子化合物。利用該化合物分子中類似硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)的可水解基團，使其與材料表面通過共價鍵連接，能夠持久性地將該化合物固定在所選擇的材料表面；該化合物對材料表面進行改性的方法具有工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點，對大型制件和設(shè)備的表面處理具有明顯的優(yōu)勢。
文檔編號C08L83/06GK102020672SQ201010503258
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者劉云鴻, 尹以高, 李光吉 申請人:華南理工大學(xué)