本发明涉及粘合剂制备，特别涉及一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂、制备方法及其应用。
背景技术：
1、坚固稳定的水下胶在工业和生物医学领域以及日常生活中都有重要的应用，然而，为干燥应用开发的合成粘合剂往往在高湿度条件下表现较差，因为它们与水，而不是在材料表面相互作用。即使一些粘合剂系统能够穿透固体表面的水合层，但在使用过程中，大部分固化的胶水也会因水的水合和分解而逐渐崩解。相比之下，自然界中强大的水下黏附无处不在，从微观细胞的黏附到固定在外部宿主上的海洋生物的宏观黏附，在这些生物的启发下，通过儿茶酚群、聚电解质组装和超分子结构的启发，一系列出色的水下黏附系统凝胶被设计及开发。
2、但是大多是水凝胶黏附系统都有以下缺点：成本高、原子经济性低、操作繁琐、儿茶酚基团氧化以及导致粘连降低的肿胀。此外，这些水下粘合剂中的大多数都需要复杂的预改性过程或掺杂有毒的氧化剂/金属离子，这就不可避免地限制了它们在生物领域的应用。因此，迫切需要开发工艺简单、生物相容性好的具有坚韧、粘性持久的水下组织粘合剂。
3、谷朊粉又名小麦面筋蛋白粉，其来源广泛，价格低廉，常用于食品加工行业。谷朊粉的蛋白质含量高达80％，可以根据溶解度的不同将这些蛋白质分为麦醇溶蛋白、麦谷蛋白、球蛋白以及清蛋白，其中麦醇蛋白的含量在40～50％，因其易溶于乙醇而得名，麦醇蛋白含有丰富的脯氨酸，赋予了谷朊粉粘性；而麦谷蛋白的含量在30～40％，蛋白质分子呈纤维状，富含胱氨酸和谷氨酰胺，赋予了谷朊粉以弹性和强度。如何有效提取并利用具有粘附性能的醇溶蛋白成为制备谷朊粉基粘合剂的关键。
4、中国专利数据库中公布了一种改良小麦蛋白胶粘剂的制作方法，公布号为cn113684004a，公布日为2021年11月23日，该制作方法将氧化钙和氢氧化钠加入水中混合均匀，再向混合液中一边搅拌一边缓慢加入小麦蛋白，之后加热至85～95℃。该方法提高了小麦蛋白粘合剂粘合性以及韧性，克服了小麦蛋白质粘合剂耐水性差和耐热性差的问题。该制作方法的不足之处在于：在改良过程中还添加了戊二醛、聚乙烯亚胺等有机物，具有一定毒性，使用受限。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂、制备方法及其应用，制得的谷朊粉胶在水下具有优异的瞬时强粘附性，可与不同材质基材实现稳定、长期及优秀的粘附，且生物相容性好，制备成本低，在组织工程以及水下工程等领域有广阔的应用前景。
2、本发明的目的是这样实现的：一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
3、步骤1：将谷朊粉粉末研磨后筛分，取粒径大于75μm的粉末；
4、步骤2：将步骤1得到的谷朊粉粉末与一定体积分数的乙醇水溶液混合，磁力搅拌后取上层液；
5、步骤3：将步骤2提取的上层液转移至离心管中进行离心，溶液分为三层，提取中间层的胶状产物，得到谷朊粉胶；
6、步骤4：将步骤3得到的谷朊粉胶中与酸混合，并搅拌至酸与谷朊粉胶呈完全混合状态，得到谷朊粉基粘合剂。
7、进一步地，步骤2中所述的谷朊粉粉末与乙醇水溶液的比例为：每10g谷朊粉粉末与100ml乙醇水溶液混合；其中乙醇水溶液中乙醇所占的体积分数为20～80％。
8、进一步地，步骤2中所述的磁力搅拌时间为4～8h。
9、进一步地，步骤3中所述的离心的转速为5000～10000rpm，离心时间为10～30min。
10、进一步地，步骤4中所述酸为单宁酸，单宁酸的添加量占谷朊粉胶的质量分数为5～10wt％。
11、根据本发明的制备方法得到的谷朊粉基粘合剂并将其应用于水下粘附。
12、本发明工作时，将谷朊粉粉末溶解于一定体积分数的乙醇水溶液中，通过磁力搅拌和离心处理的方式成功提取具有优异黏附性能的谷朊粉胶，再向谷朊粉胶中引入丹宁酸，混合均匀获得具有水下瞬时强黏附效果的谷朊粉基粘合剂。首先，谷朊粉主要组分为麦醇溶蛋白和麦谷蛋白，其中醇溶蛋白为单链蛋白质，其中脯氨酸和酰胺较多，非极性侧链比极性侧链多，分子内既无亚基结构，也无肽链间二硫键，单肽链间依靠氢键、疏水键以及分子内二硫键连接，形成较紧密的三维结构，呈球形。所以醇溶蛋白不溶于水和无水乙醇，但通过一定体积分数的乙醇水溶液可提取具有粘附性能的醇溶蛋白。其次，单宁酸的引入造成了醇溶蛋白分子结构的去折叠，通过共价方式结合小麦醇溶蛋白，使蛋白质分子中α-螺旋含量减少，β-折叠和无规则卷曲数量增加，从而使得制备的谷朊粉基粘合剂的粘附性能及稳定性能得到了进一步提高。
13、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
14、第一，本发明提出的谷朊粉基粘合剂的组分优选为谷朊粉和单宁酸，天然无毒，成本低，并且生物相容性好，可在组织工程和水下工程等领域应用。
15、第二，本发明的制备方法无需复杂的预改性过程，也不需要掺杂有毒的氧化剂或这金属离子，制备方法工艺简单，有利于实现大规模的工业化生产。
16、第三，本发明制备方法制得的谷朊粉基粘合剂在干燥环境下可以和不同基材实现稳定、长期的黏附效果，在水下可以实现瞬时强粘附，与各种基材的粘附也展示出长期且稳定的性能。
1.一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的谷朊粉粉末与乙醇水溶液的比例为：每10 g谷朊粉粉末与100 ml乙醇水溶液混合；其中乙醇水溶液中乙醇所占的体积分数为20~80%。
3.根据权利要求1所述的一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的磁力搅拌时间为4~8 h。
4.根据权利要求1所述的一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤3中所述的离心的转速为5000~10000 rpm，离心时间为10~30 min。
5.根据权利要求1所述的一种具有水下瞬时强粘附的谷朊粉基粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤4中所述酸为单宁酸，单宁酸的添加量占谷朊粉胶的质量分数为5~10wt%。
6.根据权利要求1~5任一项所述的制备方法得到的谷朊粉基粘合剂。
7.根据权利要求6所述的谷朊粉基粘合剂在水下粘附的应用。
