聚乳酸手性多孔材料的制备及应用研究
聚乳酸多孔材料已受到科学家的广泛关注。由于聚乳酸具有生物相容性、生物可降解性和低毒性等优点，已被广泛应用于包装材料、药物控释材料、组织工程材料等领域。但是从单体出发，经聚合直接制备聚乳酸材料还存在着诸多限制。现今大多数制备手段以聚合物作为前驱体，制备过程也受制于聚合物的溶解度等因素。此外，针对聚乳酸多孔材料，孔结构及其形貌调控在很大程度上影响着材料的性能及应用。 左旋聚乳酸(PLLA)及右旋聚乳酸(PDLA)是典型的手性聚合物。聚乳酸在不同层次上都表现出手性，如构成聚合物的结构单元，溶液状态下分子链的螺旋结构，结晶状态时的螺旋结构等。聚合物螺旋结构对材料的性能有着重要的影响。螺旋聚合物如取代聚炔、聚异氰酸酯、聚氨基酸等在手性识别/吸附、对映选择性释放、不对称催化和对映选择性结晶等领域都显示出很好的应用前景。然而将聚乳酸作为手性材料的研究还很少。本论文基于两种不同的溶剂体系，通过丙交酯的沉淀聚合直接制备了聚乳酸多孔材料，并建立了多种对其进行形貌调控的新方法。此外，我们还研究了所制备聚乳酸材料的手性识别能力。主要研究内容如下: 1、以乙酸乙酯作为溶剂，通过丙交酯的沉淀聚合成功制备了聚乳酸多孔微球（粒径约为120μm）。通过FT-IR、SEM、CD&UV等测试对微球的结构和形貌进行了表征。实验结果表明，制备多孔微球的最佳单体浓度为0.4g/mL，产率可以达到90％以上。通过SEM、XRD、DSC、GPC跟踪微球形成过程发现，沉淀聚合中发生的相分离过程和伴随的结晶过程赋予微球狭缝状的孔结构。该微球在对映体选择性吸附和诱导结晶中显示出一定的手性识别能力。除此之外，还建立了在L-丙交酯的沉淀聚合中加入D-丙交酯，通过控制聚乳酸结晶，调整制备微球尺寸和表面形貌的新方法。 2、在以乙酸乙酯为溶剂，成功进行丙交酯沉淀聚合的基础上，利用丁酮/正庚烷作为单体聚合的溶剂，制备了具有层状结构的聚乳酸粒子(粒径约为20μm)。通过简单的改变聚合条件（聚合温度、溶剂比例），制得一系列不同形貌的粒子。通过SEM、CD、XRD、DSC和GPC对粒子进行表征，根据表征结果我们总结出形貌调控规律并提出相应机理。通过对映体选择性诱导结晶实验，考察了粒子的手性识别能力。基于SEM、CD、DSC、XRD等表征，聚乳酸粒子具有较好的手性识别能力，优先诱导L-苏氨酸结晶。此外，我们还发现增强粒子结晶度，可以提高其作为手性添加剂的手性拆分效果。
聚乳酸;手性多孔材料;可控形貌;沉淀聚合
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
邓建平
2018
中文
TQ325
89
2018-09-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）