摘要: 近年来，粘合剂在海洋工业和生物医学领域的需求大幅提升，然而在潮湿和水下环境中界面水化膜和持续的水侵蚀会严重地削弱界面粘合力，因此实现强效和长期的湿态粘附仍然是巨大的挑战。贻贝启发的儿茶酚类湿态粘合剂虽然具有良好的湿态粘附性能，但是... 展开 近年来，粘合剂在海洋工业和生物医学领域的需求大幅提升，然而在潮湿和水下环境中界面水化膜和持续的水侵蚀会严重地削弱界面粘合力，因此实现强效和长期的湿态粘附仍然是巨大的挑战。贻贝启发的儿茶酚类湿态粘合剂虽然具有良好的湿态粘附性能，但是大多数儿茶酚类粘合剂存在易于氧化和固化交联时过渡消耗儿茶酚基团的问题，难于实现高效且长期的湿态粘附。针对上述问题，本文通过刚性疏水的多乙烯基单体、二乙烯基单体和盐酸多巴胺(DOPA)的一步迈克尔加成反应，将水触发固化、强疏水作用和丰富的儿茶酚基团相结合，构建了一系列水触发的两亲性超支化聚合物湿态，水下/生物粘合剂，并且深入研究其粘附机理、空气中/耐水/水下/组织粘附性、环境适应性和脱粘附性。主要内容如下: (1)以三(2-丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯(TAC-IC)为刚性疏水组分，与二乙烯基单体和DOPA通过一步迈克尔加成反应制备了一系列IC基两亲性超支化聚合物湿态粘合剂。无需加入氧化剂或金属离子，粘合剂能够在水刺激下通过刚性疏水组分收缩聚集的方式实现自发的固化和湿态粘合。随着二乙烯基单体疏水性的增强，粘合剂的疏水性和耐水粘附性能提升。低分子量二乙烯基单体有利于提高粘合剂末端粘附基团的数量，进而增强其粘附性能。粘合剂具有普适的空气中/耐水粘附能力，对于金属、无机非金属和高分子基材(包括低表面能PE)均表现出强效的粘附性能，对基材的空气中/耐水粘附强度高达2018.7和1136.4kPa。粘合剂具有可重复的粘附性能，其中空气中重复粘附强度的最大保持率高达85.9％。此外，IC基超支化聚合物粘合剂也可应用于水下粘附。 (2)通过强效刚性疏水、末端多官能度的八丙烯酸酯笼型倍半硅氧烷(AC-POSS)与二乙烯基单体和DOPA之间的迈克尔加成反应构建了一系列POSS基两亲性超支化聚合物水下粘合剂（粘合剂Ⅰ），粘合剂Ⅰ能够在POSS笼急剧降低的溶解度和多官能团聚集效应的协同作用下发生组装形成具有POSS簇的粘合剂Ⅱ，进而增强粘合剂的疏水性和内聚力。在水的刺激下，粘合剂Ⅰ和Ⅱ能够发生凝聚并固化，有效驱除界面处水分，促进亲水性邻苯二酚基团与目标表面的紧密接触，实现快速的水触发固化和强效的水下粘附。粘合剂Ⅱ具有普适和优异的水下粘附性能，对低表面能的PE和PTFE的粘附强度也能达到340.4和191.4kPa。刚性疏水组分的疏水保护作用赋予粘合剂突出的抗氧化和耐水侵蚀能力，因而粘合剂Ⅱ能够在多种水环境中（如PBS溶液、人工海水和pH值3-11的水溶液）表现出优异的粘附性能，同时粘合剂Ⅱ具备显著的重复粘附性能和长期粘附性能。 (3)以AC-POSS为刚性疏水组分，还原响应性的N，N''-双（丙烯酰）胱胺为二乙烯单体，与含有组织粘附基团的丙烯酸-N-琥珀酰亚胺酯单体和DOPA通过迈克尔加成反应制备了一种细胞相容和可注射的生物粘合剂。生物粘合剂能够通过拓扑缠结、儿茶酚化学和共价键合的协同机制实现对于生物组织的湿态粘附，粘附性能随着粘附时间的延长而增强，当固化时间为24h时，粘合剂对于猪皮的粘附强度高达135.1kPa。在组织粘附前期，生物粘合剂具有重复的粘附性能(35.7±8.4kPa)，有利于处理伤口的二次开裂等状况。施加生物相容的0.5M NaHCO3和10mM DTT的PBS溶液能够同时降低粘合剂的内聚力和粘附力，实现粘附强度的急剧下降和无创按需解离。 收起