学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光化学制备聚合物刷的研究

作　者: 贾新雁
导　师: 印杰；姜学松
学　校: 上海交通大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚合物刷刺激响应性聚合物硫-烯点击化学光引发聚合图型化荧光蛋白质
分类号: O631.3
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 99次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

聚合物刷作为一种独特的高分子体系,能有效改变材料表面化学及物理性能,是一种非常有效的、可控的改进润湿性能、生物相容性等表面性能的手段,在生物传感器、微电子及润滑等工业领域有十分广泛的应用前景,引起各国研究者的重视。其中,刺激响应性聚合物刷、图型化聚合物刷以及生物功能化聚合物刷是最吸引研究者的三个应用领域。本论文针对目前聚合物刷的制备方法研究和应用现状,基于光化学方法,结合自组装技术和刺激响应性聚合物的制备,探索简单、高效、普适的制备功能性聚合物刷的方法。第二章中,首先通过自组装技术将含有共引发剂胺的硫杂蒽酮光引发剂固定在硅片表面,继而经表面光引发聚合制备出刺激响应性聚异丙基丙烯酰胺聚合物刷。用原子力显微镜、X-射线光电子能谱、变角度光谱椭圆偏振仪和静滴接触角测量仪分别对制备过程每一步所得到的样品进行了表征。通过XPS对GPS自组装单层,光引发剂DAB-16-TX接枝单层和PNIPAM聚合物刷的表面元素进行分析,证明了该制备流程可靠、结果理想;制备过程中聚合物刷的厚度生长动力学和水接触角变化结果很好的辅助验证了该制备过程;并通过观测表面形貌的变化更深入的论证了该制备过程。另一方面,我们对得到的聚异丙基丙烯酰胺刷进行了温度响应性能分析,用原子力显微镜观察到了聚异丙基丙烯酰胺高分子链发生相转变所致的形貌变化和聚合物刷的高度变化,辅以不同温度下水接触角的变化,验证了聚异丙基丙烯酰胺聚合物刷的成功制备。在利用光化学反应制备出聚合物刷的基础上,第三章中我们利用光引发剂的光漂白性能,开发出一套引发剂接枝密度大,引发速度快效率高的图型化聚合物刷的制备方法。该方法根据所用掩模版的各种图型能制备得到不同图型化的聚合物刷,且广泛适用于能够进行光引发聚合的单体。我们通过该方法制备出图型化的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物刷和图型化的聚异丙基丙烯酰胺聚合物刷,通过原子力显微镜很好的观察到了聚合物刷的图形和生长过程,通过X-射线光电子能谱对聚合物刷的组成进行了分析,证明两种图型化聚合物刷的成功制备。进而,我们利用树枝状硫杂蒽酮光引发剂中氨基作为共引发剂的性能,在制备图型化聚合物刷的基础上进一步开发出制备双元图型化聚合物刷的方法,并以此方法制得的聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯双元图型化聚合物刷。用原子力显微镜观察了双元图型化聚合物刷的图案,通过X-射线光电子能谱对双元聚合物刷的组成进行了分析,通过碳元素的分峰的证明了图型化双元聚合物刷的成功制备。我们也研究了双元聚合物刷的溶剂选择性,用原子力显微镜观察到了不同溶剂处理后聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯双元图型化聚合物刷表面形貌差异。聚醚胺是一类非常重要的刺激响应性高分子聚合物。从结构上看,其主链包含了大量的PPO链段,侧链上包含了大量的PEO链段。根据文献报道,PEO和PPO经常被引入到共聚物中以调节共聚物的最低临界温度(LCST),在此本课题组通过环氧和胺之间的开环加成反应将PPO、PEO和Jeffine amine引入同一分子链中行程聚醚胺PEA结构的PPO-co-PEO-co,该聚合物具有良好的温度响应性和PH响应性。制备聚醚胺PEA高分子刷是刺激响应性聚合物PEA实际应用的潜在拓展。第四章中,针对现有表面接枝技术的不足,发展出一种基于硫-烯点击化学制备刺激响应性聚醚胺高分子刷的方法。首先,通过Jeff amine L100,PPO和巯基乙胺反应制备含巯基的刺激响应性聚醚胺gPEA-SH高分子。另一方面,将3-甲基丙烯酰丙氧基三甲氧基硅烷(3-methacryloxyloxy propyltrimethoxysilane)固定在清洁的硅片表面。然后通过光引发剂I907,促成双键和巯基的点击化学反应,将聚醚胺PEA高分子固定在硅片表面,制备得到具有PH和温度双重响应的聚醚胺高分子刷。我们通过原子力显微镜可以很好的观察到聚醚胺刷在不同环境中的形态变化。并且由于gPEA中含有抗蛋白质的PEO链段,因此进一步研究了制备所得的聚醚胺刷的抗蛋白质功能性。再结合温度刺激响应性,改变环境温度观察到常温下聚醚胺对蛋白质具有抗吸附性能,而在高温下又具有良好的吸附性,体现出一定的生物功能性。之后,我们进一步发展出在贵金属表面快速制备聚醚胺刷的方法,从而通过聚合物刷的修饰,在一定程度上改变贵金属表面的生物性能。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-14
第一章绪论  14-43
  1.1 聚合物刷  14-16
  1.2 聚合物刷的制备方法  16-33
    1.2.1 物理吸附法  16-17
    1.2.2 化学键合法  17-33
      1.2.2.1 “接枝到表面”法(graft to)  18-20
      1.2.2.2 “从表面接枝”法(graft from)  20-33
  1.3 聚合物刷的理论研究  33-35
  1.4 聚合物刷的应用  35-40
    1.4.1 生物功能化复合材料  35-36
    1.4.2 水处理膜  36
    1.4.3 药物释放控制  36-37
    1.4.4 图型化材料表面  37-39
    1.4.5 其他方面  39-40
  1.5 论文研究的目的和主要内容  40-43
第二章表面引发光化学聚合制备刺激响应性聚合物刷  43-61
  2.1 引言  43-45
  2.2 刺激响应性聚异丙基丙烯酰胺刷的制备和表征  45-60
    2.2.1 实验部分  45-48
      2.2.1.1 原料和试剂  45-46
      2.2.1.2 分析与表征  46
      2.2.1.3 刺激响应性聚异丙基丙烯酰胺刷的制备  46-48
        1) 光引发剂DAB-16-TX 的合成  46-47
        2) PNIPAM 聚合物刷的制备  47-48
    2.2.2 结果与讨论  48-60
      2.2.2.1 表面接枝引发剂表征  48-49
      2.2.2.2 PNIPAM 聚合物刷的合成表征  49-56
      2.2.2.3 PNIPAM 聚合物刷的温度响应性研究  56-60
  2.4 本章小结  60-61
第三章表面引发光化学聚合制备图型化聚合物刷  61-78
  3.1 引言  61-63
  3.2 图型化聚合物刷的制备及表征  63-76
    3.2.1 实验部分  63-65
      3.2.1.1 原料和试剂  63
      3.2.1.2 分析与表征  63-64
      3.2.1.3 图型化聚合物刷的制备  64-65
    3.2.2 结果与讨论  65-76
      3.2.2.1 光刻时间的确定  66-67
      3.2.2.2 单元图型化聚合物刷的合成和表征  67-72
      3.2.2.3 双元图型化聚合物刷的合成表征  72-74
      3.2.2.4 双元图型化聚合物刷的溶剂选择性表征  74-76
  3.3 本章小结  76-78
第四章多重刺激响应性聚醚胺刷的制备  78-121
  4.1 引言  78-81
  4.2 硫-烯点击化学制备双重刺激响应性接枝聚醚胺聚合物刷  81-101
    4.2.1 实验部分  81-84
      4.2.1.1 原料和试剂  81
      4.2.1.2 分析与表征  81-82
      4.2.1.3 硅片表面PEA 双重刺激响应性聚合物刷的制备  82-84
      4.2.1.4 聚醚胺刷对附荧光标记牛血清蛋白的吸附性研究  84
    4.2.2 结果和表征  84-101
      4.2.2.1 硅片表面双重刺激响应性聚醚胺刷的合成表征  84-93
      4.2.2.2 硅片表面gPEA 聚合物刷pH 和温度刺激响应性研究  93-98
      4.2.2.3 硅片表面gPEA 聚合物刷的抗蛋白质性能研究  98-101
  4.3 金属表面多重响应性GPEA 聚合物刷及制备  101-119
    4.3.1 实验部分  101-102
      4.3.1.1 原料和试剂  101
      4.3.1.2 分析与表征  101
      4.3.1.3 金属表面gPEA 刷的制备  101-102
    4.3.2 结果与讨论  102-119
      4.3.2.1 金属表面gPEA 聚合物刷的制备表征  102-112
      4.3.2.2 金属表面gPEA 聚合物刷的功能性  112-119
  4.4 本章小结  119-121
第五章总结  121-123
参考文献  123-143
致谢  143

光化学制备聚合物刷的研究

内容摘要

全文目录

相似论文