聚合物表面羟基化及其在化学键组装和生物功能化方面的研究
在有机聚合物材料表面引入单层羟基有着重要的意义：羟基除了可以增大聚合物的表面自由能，改善聚合物表面的性能外，还可以和多种化合物反应，从而达到对表面进一步改性和功能化的目的；同时还可以为聚合物膜表面的自组装以及蛋白质在聚合物表面的功能化提供基础。本论文的主要工作如下：
1、基于已经报道在聚合物表面引入硫酸根阴离子基团的方法，利用水解反应将硫酸根阴离子基团转变成羟基。水接触角测试结果表明在30℃水解14小时，静态水接触角基本保持稳定，水解反应达到平衡；利用三氟乙酸酐衍生化反应证实了表面羟基的存在；利用X-射线光电子能谱(XPS)考察了硫酸根阴离子基团转变成羟基的百分率：对于双向拉伸聚丙烯膜(BOPP)、低密度聚乙烯膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜转化率分别为50.6、62.1和46.0％。利用水接触角研究了光照时间、紫外光强度和过硫酸铵(APS)浓度对羟基化的影响，光照时间增加、紫外光强度增大和APS浓度增大都使羟基化BOPP膜水接触角降低。
2、将羟基化BOPP膜(BOPP-OH)表面的羟基和利用紫外光辐照二苯甲酮偶合到BOPP膜(BOPP-BPOH)表面所生成的羟基作为原始反应位，通过对苯二甲酰氯(TPC)/双酚A(BPA)和TPC/对苯二胺(PPD)化学键组装制备了以共价键结合的、稳定的、分子水平的多层组装膜。通过紫外-可见分光光谱(UV-Vis)跟踪检测了组装过程：组装膜中苯基的吸光度随着组装层数增加均匀上升并呈线性关系，表明TPC-BPA(或TPC-PPD)交替组装顺利进行，TPC与BPA(或TPC与PPD)分子是一层一层地依靠形成共价键组装成膜的。对于TPC/BPA体系，组装膜的衰减全反射傅立叶变换红外光谱中存在酯基的特征吸收峰，表明在组装过程中羟基和酰氯基团反应生成了酯键。原子力显微镜表征多层组装膜的形貌显示在聚合物基材表面形成了类似聚合物刷的特殊高分子结构。对于TPC/PPD体系，利用XPS跟踪检测了组装过程：随着组装层数的增加，多层组装膜中氮元素的百分含量和酰胺键的碳元素的百分含量逐渐增加，呈现很好的线性增长关系，证明组装顺利进行，组装过程中酰氯基团和胺基反应生成了酰胺键。
3、一方面利用BOPP-OH膜作为基质载体，与3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应，进而和戊二醛反应后与异硫氰酸荧光素标记的羊抗兔免疫球蛋白(IgG)连接，通过共价键结合达到了固定蛋白质的目的。XPS测试表明BOPP-OH发生了蛋白质固定的三步化学反应。荧光显微镜表征说明蛋白质固定量比非特征性吸附量少。另一方面在通过化学键组装制备的TPC-PPD多层组装膜的顶端胺基质子化后静电吸附了IgG。荧光显微镜表征说明蛋白质特征性吸附量比非特征性吸附量少。
4、马来酸酐(MAn)与二乙烯基醚的交替共聚物是一种具有生物活性的聚合物，具有抗癌性，抗滤过性病原体性，抗菌性，抗真菌活性，能诱导干扰素形成，同时具有阻凝剂，抗炎剂的功用，可用作药物生产的输送系统。本文利用紫外-可见分光光谱证实了MAn与1，4-环己基二甲基醇二乙烯基醚(CHDDVE)之间形成了电荷转移络合物。详细研究了MAn与CHDDVE的交替共聚合反应，研究了不同反应条件如反应温度、单体摩尔配比、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)浓度和单体CHDDVE浓度对MAn转化率的影响。干燥后的交替共聚物样品在常用的溶剂如氯仿、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮和乙酸乙酯中均不溶解。表明聚合过程中发生了交联。
聚合物表面;表面羟基化;羟基;化学键组装;多层组装膜;生物功能化;交替共聚合;电荷转移络合物
北京化工大学
博士
高分子化学与物理
杨万泰
2006
中文
O641.4;O621.255.7;O632
123
2006-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）