仿壳聚糖官能结构聚合物的合成及应用

摘要

生物体在不同生物大分子的调控作用下,通过生物矿化作用逐步合成具有特殊形貌和性能的功能材料。近年来,采用仿生合成技术能够制得具有特定形貌、多级结构以及取向的无机材料和无机一有机复合材料,从而引起了人们广泛的关注。模板法是仿生合成技术中经典的方法,是利用有机模板,控制晶体的成核、生长以及组装来制备具有特定形态、性能的无机材料。本文研究了有机高分子树脂作为模板对一些无机材料形貌控制合成。并较系统地研究了其合成条件;通过红外光谱、X射线衍射光谱、扫描电子显微镜以及能量色散X射线光谱仪等仪器分析手段对合成物质进行了表征和确认。
　　 实验的第一部分以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料设计合成了具有羧甲基壳聚糖典型功能结构——羧基、羟基、胺基等功能丙烯酸高分子,通过红外光谱、粘度测定、体式显微镜等表征,分析合成了目标产物,另外采用树脂与金属离子的相互作用对其性质研究得知[Cu2+]=0.5M时与树脂结合相对稳定。
　　 实验的第二部分,分别以四种自制的功能高分子为模板剂,在水体系中制备氧化亚铜,同时研究了不同模板剂、浓度、温度以及陈化时间对Cu2O晶体形貌的影响。结果显示:在ACM含量为3％、[Cu2+]=0.5M、pH=8.0、陈化时间为25h、反应温度在95℃时分别得到球形聚集体状、梭状、花瓣状的Cu2O晶体。
　　 实验的第三部分,首先用“乳液聚合-萃取”法制备掺杂态聚苯胺溶液,分别以聚苯胺、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和海藻酸钠为模板剂,在水体系中制备出具有特殊形貌的氧化亚铜晶体。同时研究了在合成Cu2O体系中,不同模板剂、浓度、温度以及陈化时间对Cu2O晶体形貌的影响。结果显示:在聚苯胺为模板剂的体系中,当其含量为3％,其他条件不变,陈化时间为40h,合成了立方体“刺状”Cu2O晶体。这些特殊形貌的形成机制与有机无机界面作用的选择性有关,这种作用的选择性导致晶体沿着某些特定的方向生长。采用另外一种模板剂聚乙烯醇,在其含量为3％、陈化时间为15h时,形成“菊花状”混合晶型的Cu2O晶体;研究了聚丙烯酰胺作为模板,含量为3％、高温进样、陈化时间为15h,Cu2O可以形成新颖的微米尺寸的“海胆状”结构。采用海藻酸钠作为模板剂,在海藻酸钠含量为5％、陈化时间为15h的系统中诱导Cu2O晶体成球形聚集体。