[0063] 步驟一：在回流狀態(tài)下，將50g苯基三甲氧基硅烷滴加入含有5gLi0H.H20和4ml 水的丙酮/甲醇（88/12)溶液（250ml)中，加熱反應(yīng)物30°C，通過在HC1中急冷而使其酸 化，攪拌2h后，過濾所產(chǎn)生的固體，洗滌干燥。取20g所得固體與120ml無水乙醇混合，充分 攪拌，再將4. 5g硅烷偶聯(lián)劑y-氨丙基三乙氧基硅烷和0. 4g四乙基氫氧化銨溶液（20% ) 緩慢滴加到混合液中，保持體系在20 °C下反應(yīng)36h，蒸發(fā)溶劑，并過濾洗滌，得到反應(yīng)基團(tuán) 為氨基、疏水基團(tuán)為苯基的籠型倍半硅氧烷。
[0064] 步驟二：首先選用I型魚類抗凍蛋白（氨基酸序列為：DTASDAAAAAALTAANAKAAAEL TAANAAAAAAATAR)，將抗凍蛋白和WangResin混合（抗凍蛋白和WangResin的摩爾比1:5)， 得到抗凍蛋白-WangResin，選用HBTU、H0BT活化羧基，同時加入反應(yīng)基團(tuán)為氨基、疏水基 團(tuán)為苯基的籠型倍半硅氧烷（抗凍蛋白與反應(yīng)基團(tuán)為氨基、疏水基團(tuán)為苯基的倍半硅氧烷 的摩爾比1 :2)反應(yīng)45min，茚檢呈透明后，用DMF和甲醇洗滌，選用20%DBLK溶液進(jìn)行脫 Fmoc(9-芴甲氧羰基，a氨基保護(hù)基），再用DMF、甲醇、二氯甲烷依次洗滌，偶聯(lián)結(jié)束后，抽 干樹脂，用經(jīng)典裂解液裂解2h，用冰乙醚沉降，即獲得粗產(chǎn)物，用柱層析等手段對產(chǎn)物進(jìn)行 純化，得到純度高達(dá)98%以上的兩親性抗凍分子。
[0065] 實施例4
[0066] 步驟一：同實施例3中的步驟一；
[0067]步驟二：選擇抗凍多肽DTASDAAAAAAL，將抗凍多肽和WangResin混合（抗凍多肽 和WangResin的摩爾比1:5)，得到抗凍多肽-WangResin，選用HBTU、H0BT活化羧基，同時加 入反應(yīng)基團(tuán)為氨基、疏水基團(tuán)為苯基的籠型倍半硅氧烷（抗凍多肽與反應(yīng)基團(tuán)為氨基、疏 水基團(tuán)為苯基倍半硅氧烷的摩爾比1:2)反應(yīng)45min，茚檢呈透明后，用DMF和甲醇洗滌，選 用20%DBLK溶液進(jìn)行脫Fmoc(9-芴甲氧羰基，a氨基保護(hù)基），再用DMF、甲醇、二氯甲烷 依次洗滌，偶聯(lián)結(jié)束后，抽干樹脂，用經(jīng)典裂解液裂解2h，用冰乙醚沉降，即獲得粗產(chǎn)物，用 柱層析等手段對產(chǎn)物進(jìn)行純化，得到純度高達(dá)98%以上的兩親性抗凍分子。
[0068] 實施例5
[0069] 將實施例1得到的兩親性抗凍分子溶在四氫呋喃中，旋涂在玻璃片表面，烘干四 氫呋喃，形成含有抗凍分子的薄膜。
[0070] 控制周圍環(huán)境濕度50%，溫度20°C。將實施例5得到的薄膜放置在冷臺上，以 2°C/min的速度對表面降溫，使表面從室溫降至-40°C，使環(huán)境中的水蒸氣在表面冷凝，結(jié) 冰。記錄冷凝水滴的結(jié)冰溫度。統(tǒng)計冷凝在基底表面的水滴結(jié)冰溫度，計算冷凝水滴的平 均結(jié)冰溫度。與僅含有I型魚類抗凍蛋白的表面及含有籠型P0SS結(jié)構(gòu)的表面結(jié)冰溫度相 比較，可觀察到，實施例5得到的薄膜的表面具有較好的降低冷凝水滴結(jié)冰溫度的效果，平 均降低冷凝水結(jié)冰溫度3-5 °C。
[0071] 實施例6
[0072] 將實施例2得到的兩親性抗凍分子溶在四氫呋喃中，旋涂在玻璃片表面，烘干四 氫呋喃，形成含有抗凍分子的薄膜。
[0073] 控制周圍環(huán)境濕度50%，溫度20°C。將實施例6得到的薄膜放置在冷臺上，以 2°C/min的速度對表面降溫，使表面從室溫降至-40°C，使環(huán)境中的水蒸氣在表面冷凝，結(jié) 冰。記錄冷凝水滴的結(jié)冰溫度。統(tǒng)計冷凝在基底表面的水滴結(jié)冰溫度，計算冷凝水滴的平 均結(jié)冰溫度。與僅含有抗凍多肽的表面及含有籠形P0SS結(jié)構(gòu)的表面結(jié)冰溫度相比較，可觀 察到，實施例6得到的薄膜的表面具有較好的降低冷凝水滴結(jié)冰溫度的效果，平均降低冷 凝水結(jié)冰溫度1_3°C。
[0074] 實施例7
[0075] 將實施例3得到的兩親性抗凍分子溶在四氫呋喃中，旋涂在玻璃片表面，烘干四 氫呋喃，形成含有抗凍分子的薄膜。
[0076] 控制周圍環(huán)境濕度50%，溫度20°C。將實施例7得到的薄膜放置在冷臺上，以 2°C/min的速度對表面降溫，使表面從室溫降至-40°C，使環(huán)境中的水蒸氣在表面冷凝，結(jié) 冰。記錄冷凝水滴的結(jié)冰溫度。統(tǒng)計冷凝在基底表面的水滴結(jié)冰溫度，計算冷凝水滴的平 均結(jié)冰溫度。與僅含有抗凍多肽的表面及以苯基為疏水基團(tuán)的籠形P0SS結(jié)構(gòu)的表面結(jié)冰 溫度相比較，可觀察到，實施例7得到的薄膜的表面具有較好的降低冷凝水滴結(jié)冰溫度的 效果，平均降低冷凝水結(jié)冰溫度3 °C。
[0077] 實施例8
[0078] 將實施例4得到的兩親性抗凍分子溶在四氫呋喃中，旋涂在玻璃片表面，烘干四 氫呋喃，形成含有抗凍分子的薄膜。
[0079] 控制周圍環(huán)境濕度50%，溫度20°C。將實施例8得到的薄膜放置在冷臺上，以 2°C/min的速度對表面降溫，使表面從室溫降至-40°C，使環(huán)境中的水蒸氣在表面冷凝，結(jié) 冰。記錄冷凝水滴的結(jié)冰溫度。統(tǒng)計冷凝在基底表面的水滴結(jié)冰溫度，計算冷凝水滴的平 均結(jié)冰溫度。與僅含有抗凍多肽的表面及以苯基為疏水基團(tuán)的P0SS的表面結(jié)冰溫度相比 較，可觀察到，實施例8得到的薄膜的表面具有較好的降低冷凝水滴結(jié)冰溫度的效果，平均 降低冷凝水結(jié)冰溫度2 °C。
【主權(quán)項】
1. 一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子，其特征在于，該兩親性抗凍分子是將倍半 硅氧烷與抗凍蛋白或抗凍多肽結(jié)合而得到的。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子，其特征在于，所述 的倍半硅氧烷的結(jié)構(gòu)為梯形結(jié)構(gòu)或籠型結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子，其特征在于，所述 的基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子的結(jié)構(gòu)式如式I或式II所示：式I或式II中，R為疏水基團(tuán)，R1為抗凍蛋白或抗凍多肽。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子，其特征在于，所述 的疏水基團(tuán)為異丁基或苯基。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子的制備方法，其特征 在于，包括： 步驟一：制備帶有反應(yīng)基團(tuán)和疏水基團(tuán)的倍半硅氧烷； 步驟二：將步驟一的倍半硅氧烷和抗凍蛋白或抗凍多肽通過偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)合，得到基于 倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子的制備方法，其特征 在于，所述的反應(yīng)基團(tuán)為氨基、羧基或羥基。7. 權(quán)利要求1-4任何一項所述的基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子制備得到的防冰 表面材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的防冰表面材料的制備方法，其特征在于，包括： 將基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子溶于溶劑中，得到溶液，將溶液涂覆在基材表面， 或者將基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子與聚合物共混，將得到的混合物固化成型，得到 防冰表面材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的防冰表面材料的制備方法，其特征在于，所述的溶劑選自氯 仿、己烷、四氫呋喃或甲苯中的一種或幾種。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的防冰表面材料的制備方法，其特征在于，所述的聚合物為環(huán) 氧樹脂、聚烯烴、聚硅氧烷、聚酰胺、丙烯酸酯系聚合物或苯乙烯。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子、制備方法及防冰表面材料，屬于防冰表面材料技術(shù)領(lǐng)域。解決現(xiàn)有的防冰表面材料的防冰效果不穩(wěn)定的問題。該兩親性抗凍分子是將倍半硅氧烷與抗凍蛋白或抗凍多肽結(jié)合而得到的。本發(fā)明還提供一種基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子的制備方法，該方法先制備帶有反應(yīng)基團(tuán)和疏水基團(tuán)的倍半硅氧烷；然后將倍半硅氧烷和抗凍蛋白或抗凍多肽通過偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)合，得到基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子。本發(fā)明還提供基于倍半硅氧烷的兩親性抗凍分子制備得到的防冰表面材料。本發(fā)明的防冰表面材料同時具有疏水材料和親水材料的防冰特性，擴(kuò)大了防冰材料使用的溫度窗口，提高了材料的防冰性能。
【IPC分類】C07K14/00, C07K1/10, C09K3/18, C07K7/08, C07K1/02
【公開號】CN105131092
【申請?zhí)枴緾N201510422700
【發(fā)明人】張依帆, 柳美華, 魏巍, 尹園, 鄭春柏, 楊天博, 鄧鵬飏
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月17日