表面引发不朽聚合制备功能材料及其性能研究

摘要

硅胶具有化学惰性、生物相容性、热稳定性及易硅烷化衍生等优点，在生物学、电子学、工程学及光学等领域得到广泛应用。但由于其溶解性差、在溶剂中分散度低，其性能与应用也受到了很大的限制。以CO2作为碳源合成的可降解性聚碳酸酯是环境友好型高分子，然而其较低的热稳定性、力学性能限制了它的广泛应用。
　　本研究利用绿色的“表面引发不朽聚合”方法，在催化剂的作用下，由硅胶表面活性基团（-OH）引发CO2和环氧化合物交替共聚反应，原位制备了聚碳酸酯/硅胶纳米复合材料。制备的聚碳酸酯/硅胶纳米复合材料不仅提高了硅胶在有机溶剂中的溶解性和分散性，同时也改善了聚碳酸酯的耐热性和力学性能，为硅胶和聚碳酸酯的改性和推广应用提供了一条可行的方法。表面抗蛋白非特异性吸附、抗细胞/细菌吸附和生物膜的形成是生物医药和分析仪器应用和发展的关键。金由于本身具有良好的导电性、抗氧化性和易于表面修饰等优点而成为纳米修饰的基体，制备成为生物微电子器件，被广泛应用于生物医药和生物分析设备。然而，由于其表面在生物环境中易于吸附蛋白和细胞而影响仪器的灵敏性。因而，修饰金表面增强其抗蛋白非特异性吸附性是十分有必要的。本文设计合成了一种带有聚乙二醇(PEG)链的环氧烷烃单体，利用“表面引发不朽聚合”方法，由金表面自组装带有的羟基(-OH)引发CO2和环氧化合物单体(ME3MO)交替共聚反应合成侧链带有PEG链的聚碳酸酯聚合物刷，经过表征和测试证实了接枝有聚合物刷的金具有良好的抗蛋白非特异吸附性。该方法合成的聚合物刷可生物降解，为表面抗污领域提供了一种环保的方法。

目录

声明

摘要

1 综述

1．1 固体表面改性的方法

1．2 二氧化硅的表面改性

1．2．1 表面引发活性聚合简介

1．2．2 阳离子聚合改性二氧化硅

1．2．3 原子转移自由基聚合(ATRP)改性二氧化硅

1．2．4 表面引发光聚反应(SIPP)改性二氧化硅

1．2．5 氮氧自由基可控聚合改性二氧化硅

1．2．6 可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)改性二氧化硅

1．2．7 小结

1．3 固体表面接枝抗蛋白吸附材料

1．3．1 抗污材料的发展现状

1．3．2 聚乙二醇(PEG)类抗蛋白吸附材料

1．3．3 两性聚合物类抗蛋白吸附材料

1．3．4 小结

1．4 选题的意义及论文构思

2 CO2聚碳酸酯功能化硅胶性能研究

2．1 引言

2．2 实验所需药品及仪器

2．2．1 实验药品及试剂

2．2．2 药品的纯化与前处理

2．2．3 实验仪器设备

2．3 催化剂的制备

2．3．1 双组份催化剂的合成

2．3．2 双功能催化剂的合成

2．4 硅胶表面引发Co2和PO的交替共聚

2．4．1 制备功能性硅胶的实验步骤

2．4．2 CHO与SiO2-g-PPC的嵌段反应

2．4．3 SiO2／PPC纳米材料制备的典型步骤

2．5 实验结果与讨论

2．5．1 硅胶表面引发CO2／PO交替不朽链转移与链增长机理

2．5．2 硅胶表面接枝聚碳酸酯的反应特点

2．5．3 硅胶表面接枝聚碳酸酯的表征

2．5．4 SiO2-g-PPC的在溶剂中分散性分析

2．5．5 红外光谱分析

2．5．6 SiO2-g-PPC的形貌表征分析

2．5．7 SiO2-g-PPC的热性能测试分析

2．5．8 SiO2-g-PPC与PPC共混纳米复合材料的机械性能

2．6 本章小结

3 CO2聚碳酸酯功能化金的性能研究

3．1 引言

3．2 实验所需药品和仪器

3．2．1 实验所需药品

3．2．2 实验仪器

3．3 金表面引发CO2和PO、ME3MO的共聚

3．3．1 金基底材料的制备

3．3．2 金表面羟基(Au-OH)的引入

3．3．3 单体2-((2-(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)ethoxy)methyl)oxirane(ME3MO)的制备

3．3．4 CO2和PO／ME3MO的三元共聚反应

3．4 结果与讨论

3．4．1 不同比例(PO／ME3MO)对三元共聚反应的影响

3．4．2 反应压力对CO2／PO／ME3MO三元共聚反应的影响

3．5 金表面引发CO2／PO／ME3MO三元共聚及抗蛋白吸附测试

3．5．1 金表面引发CO2／PO／ME3MO三元共聚

3．5．2 金表面接枝聚碳酸酯的测试

3．5．3 抗蛋白质非特异性吸附实验

3．6 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢