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功能性单分散聚合物微球及其磁性复合微球的制备

作　者: 宋肖洁
导　师: 汪长春
学　校: 复旦大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 磁性复合微球纳米粒子聚合物微球表面功能化有机-无机 GMA 表面功能基团表面带纳米材料合成动态激光光散射巯基乙酸磁含量包覆溶液 polymerization 表征制备方法包硅酸性橙
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,单分散功能性聚合物微球以及有机-无机复合微球的制备及应用越来越受到人们的关注。该类微球在染料吸附、药物释放、生物分离以及固定化酶等领域的应用已被广泛研究。在有机-无机复合微球的研究中,磁性复合微球的研究制备则受关注,主要是磁性有机-无机复合微球同时具有无机磁性纳米粒子的磁响应性和有机高分子的功能性,在外加磁场的作用下能方便、高效的从介质中快速分离出目标物质并且对分离物质的损伤小,这对细胞分离及一些生物大分子是有重要意义的。在此研究背景下,本论文主要围绕着多种不同官能团的功能性聚合物微球、磁性二氧化硅复合微球的制备以及它们在染料吸附和DNA分离上的应用而展开,具体涉及无皂乳液聚合制备Poly(St/DVB/GMA)单分散微球以及利用巯基-环氧点击化学对其进行功能化修饰,从而制备了带有不同功能基团的单分散聚合物微球。基于表面带有-COOH和-NH2的两种聚合物微球,我们还制备了磁性二氧化硅复合微球,并尝试了其在DNA分离上的应用。具体结果如下：(1)用无皂乳液聚合的方法制备了Poly(St/DVB/GMA)表面带有环氧基的单分散聚合物微球,研究了不同加料方法对微球表面环氧基团密度和分布的影响。然后利用巯基-环氧点击化学,使用巯基乙胺,巯基乙醇,巯基乙酸对微球表面进行修饰,得到了表面含有氨基、羟基、羧基的功能性微球,并用TEM和光散射对各种微球进行了表征。接着考察了表面带有-NH2和.-COOH微球对酸性橙和甲苯胺蓝的吸附能力,实验发现染料的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,且对染料的吸附容量很高。含-NH2微球对酸性橙的最大吸附量为398 mg/g,含-COOH微球对甲苯胺蓝的最大吸附量为416 mg/g。(2)用两种不同的方法制备了磁性二氧化硅复合微球。首先利用含-COOH的单分散微球为模板,通过原位化学沉淀的方法合成了磁性聚合物微球,并通过溶胶—凝胶法制备了SiO2壳层,采用VSM及TEM对复合微球进行了详细的表征。然后利用含-NH2的单分散微球和柠檬酸钠改性的Fe304通过正负电荷作用成功将Fe3O4纳米粒子沉积的在单分散聚合物微球表面,进一步包覆硅层制备了磁性二氧化硅复合微球。最后,综合比较了两种磁性二氧化硅复合微球的形貌和对DNA吸附的差异。从吸附DNA结果来看,两种方法制备的微球对DNA的吸附量相当,都在16mg/g左右。综合研究表明,利用正负电荷吸附的界面沉积效果较好,而且此种方法简单,容易控制,并可以根据需求调节合成微球的磁含量,复合微球对DNA的分离效果也十分优异。

功能性单分散聚合物微球及其磁性复合微球的制备

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