苯乙烯和马来酸酐共聚物的合成、及其功能化膜与微球的研究

论文摘要

苯乙烯和马来酸酐的共聚物是一类重要共聚物。数十年来,苯乙烯和马来酸酐共聚体系引起了高分子科学家持续而广泛的兴趣。由于苯乙烯和马来酸酐共聚不仅可以产生结构规整的交替共聚物,而且还可以利用常规的或先进的合成和改性技术,对其进行深入的结构和功能的设计,进而促进了SMA基聚合物与其它学科的交叉,使得SMA基的聚合物成为进一步功能化的平台,为传统高分子材料开辟了新的应用领域。过去对于苯乙烯和马来酸酐共聚物的研究多集中于共聚机理和结构表征方面,而关于合成高分子量交替共聚物和功能化研究的报道是比较少的。本论文将围绕超高分子量苯乙烯/马来酸酐共聚物的合成以及功能化展开研究,功能化研究的重点放在膜分离、磁响应性、光敏性和生物活性等方面。首先应用超临界二氧化碳聚合方法合成出超高分子量的苯乙烯/马来酸酐交替共聚物（SMA）;然后用SMA共聚物和聚偏氟乙烯（PVDF）共混,制备SMA/PVDF共混物合金膜;同时利用超临界二氧化碳并通过接枝共聚的方法将SMA共聚物链段固载于PVDF微孔膜的表面和孔内,得到SMA基PVDF微孔膜;利用PVDF微孔膜表面的SMA共价固载酶,制备具有酶催化活性的分离膜;通过改进的乳液共聚方法,分别将磁性材料和磁性氧化铁/荧光材料的混合物包埋于SMA共聚物中,得到具有磁响应性和同时具有磁响应性和荧光特性复合微球,再用于酶和肝素分子的固定化,实现SMA共聚物的多功能化。具体的研究方法和结论概括如下: 以偶氮二异丁腈为引发剂,在超临界二氧化碳体系中,进行苯乙烯/马来酸酐的自由基共聚。采用凝胶色谱（GPC）、激光光散射（LLS）测定共聚物的分子量,通过红外光谱、13C-NMR并结合DEPT技术分析表征了共聚物的结构。实验表明,在超临界二氧化碳体系中,苯乙烯与马来酸酐的自由基共聚不仅可以制备单体序列结构严格交替的共聚物,而且分子量也远远高于传统的溶液和本体聚合所得到的结果,可以达到百万以上。共聚物中马来酸酐的顺式构型达到67%以上。分析了超临界二氧化碳对共聚物分子量和空间构型的影响,指出二氧化碳与酸酐基的特异近程相互作用对共聚过程有较大的影响。超高分子量苯乙烯/马来酸酐交替共聚物不仅具有良好的热稳定性,而且其水溶液表现出温度和pH敏感的相分离特征,这一点对于其在生物医学领域的应用具有积极意义。 研究了超高分子量SMA和PVDF的共混相容性。通过浸没沉淀相转化法制备出表

论文目录

• 摘要（Abstrats）
• 第一章 文献综述
• 1.1 苯乙烯与马来酸酐共聚研究的历史、现状与发展趋势
• 1.2 苯乙烯和马来酸酐的共聚方法
• 1.2.1 传统自由基共聚
• 1.2.2 活性自由基共聚
• 1.2.3 辐射和光引发共聚
• 1.2.4 其它共聚方法
• 1.3 SMA共聚物的组成、结构与性能
• 1.3.1 SMA共聚物的组成
• 1.3.2 SMA共聚物的分子量
• 1.3.3 SMA共聚物的结构
• 1.4 苯乙烯与马来酸酐共聚物的功能化
• 1.4.1 SMA共聚物的结构与性质交谈
• 1.4.2 共聚物的功能化方法
• 1.4.3 SMA共聚物的结构与功能设计
• 1.5 SMA共聚物的应用
• 1.5.1 低分子量的交替共聚物
• 1.5.2 高分子量的无规SMA共聚物
• 1.5.3 SMA基的功能材料
• 第二章 课题的提出、研究思路与研究内容
• 2.1 课题的提出与意义
• 2.2 研究思路
• 2.3 本论文的研究内容
• 2.3.1 超临界二氧化碳体系合成超高分子量St／Man交替共聚物
• 2.3.2 浸没沉淀相转化法制备SMA-PVDF共混合金膜的研究
• 2.3.3 利用超临界二氧化碳对PVDF微孔膜表面进行SMA修饰的研究
• 2.3.4 SMA基PVDF微孔膜固定半乳糖酶的研究
• 2.3.5 淀粉酶在SMA基磁性复合微球表面的固定化研究
• 2.3.6 具有荧光示踪、磁导向和抗凝血性多重功能的SMA基复合微球的研究
• 2合成超高分子量苯乙烯/马来酸酐交替共聚物'>第三章 利用SCCO₂合成超高分子量苯乙烯/马来酸酐交替共聚物
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 材料与设备
• 3.2.2 苯乙烯与马来酸酐的自由基共聚
• 3.2.3 共聚物的分析表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 苯乙烯／马来酸酐共聚物的分子量
• 3.3.2 苯乙烯／马来酸酐共聚物的结构和组成
• 3.3.3 苯乙烯／马来酸酐共聚机理的分析
• 3.3.4 苯乙烯／马来酸酐共聚物的热性质
• 3.3.5 苯乙烯／马来酸酐共聚物溶液的热敏性和pH敏感性
• 3.4 本章小结
• 第四章 浸没沉淀相转化法制备SMA—PVDF共混合金膜的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 SMA与PVDF的共混
• 4.2.3 SMA／PVDF共混合金膜的制备
• 4.2.4 分析表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 SMA／PVDF共混合金膜的热性质
• 4.3.2 SMA／PVDF比值对共混合金膜结构的影响
• 4.3.4 共混物合金膜的表面组成和性质
• 3.3.5 共混合金膜的膜分离行为
• 4.4 本章小结
• 第五章 利用超临界二氧化碳对PVDF微孔膜表面进行SMA修饰的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 材料与设备
• 5.2.2 实验方法与过程
• 5.2.3 SMA表面改性膜的分析表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 PVDF微孔膜表面的接枝聚合反应
• 5.3.1.1 超临界二氧化碳压力对接枝度的影响
• 5.3.1.2 聚合温度对接枝度的影响
• 5.3.1.3 反应时间对接枝度的影响
• 5.3.1.4 单体浓度对接枝度的影响
• 5.3.2 PVDF表面改性膜的分析表征
• 5.3.2.1 FT-IR／ATR光谱分析
• 5.3.2.2 XPS光谱分析
• 13C CP／MAS NMR光谱分析'>5.3.2.3 固体¹³C CP／MAS NMR光谱分析
• 5.3.2.4 SMA表面改性PVDF膜的DSC分析
• 5.3.2.5 SMA表面改性PVDF膜的SEM分析
• 5.3.3 SMA表面接枝的PVDF膜的亲水性和抗污染性
• 5.3.3.1 SMA接枝改性膜的接触角测定
• 5.3.3.2 SMA接枝改性膜的BSA吸附实验
• 5.5 本章小结
• 第六章 β—半乳糖苷酶在SMA基微孔膜表面的固定化研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验材料与试剂
• 6.2.2 实验仪器与设备
• 6.2.3 实验方法与过程
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 SMA基PVDF微孔膜的结构表征
• 6.3.2 β-半乳糖苷酶的固定化
• 6.3.2.1 pH值对固定化酶的影响
• 6.3.2.2 温度对固定化酶的影响
• 6.3.2.3 反应时间对固定化酶的影响
• 6.3.2.4 载体与蛋白比例对固定化酶的影响
• 6.3.2.5 SMA的表面接枝度对固定化酶的影响
• 6.3.3 固定化酶的催化动力学性质
• 6.3.3.1 固定化酶的最适温度
• 6.3.3.2 固定化酶的最适pH
• 6.3.3.3 固定化酶的米氏常数的测定
• 6.3.4 固定化酶的操作稳定性
• 6.3.5 固定化酶的储存稳定性
• 6.4 本章小节
• 3O₄／Poly（St-Man）核壳复合微球的制备、表征及α-淀粉酶的固定化'>第七章 Fe₃O₄／Poly（St-Man）核壳复合微球的制备、表征及α-淀粉酶的固定化
• 7.1 引言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 材料与试剂
• 7.2.2 磁性种子粒子的制备
• 3O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球'>7.2.3 乳液共聚法制备Fe₃O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球
• 3O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球的表征'>7.2.4 Fe₃O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球的表征
• 7.2.5 α-淀粉酶的固定化
• 7.2.6 固定化酶（MIE）的蛋白载量测定
• 7.2.7 α-淀粉酶的活性测定
• 7.3 结果与讨论
• 3O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球'>7.3.1 Fe₃O₄／Poly（St-Man）核-壳复合微球
• 7.3.1.1 复合微球的形态和结构
• 7.3.1.2 复合微球的磁响应性
• 7.3.1.3 复合微球的表面羧基
• 7.3.1.4 复合微球的粒径
• 7.3.2 α-淀粉酶的固定化
• 7.3.2.1 α-淀粉酶／磁性复合微球比的影响
• 7.3.2.2 磁性复合微球性质的影响
• 7.3.2.3 反应介质pH的影响
• 7.3.3 MIE酶催化反应的动力学特征
• 7.3.3.1 最适温度
• 7.3.3.2 最适pH
• 7.3.3.3 α-淀粉酶的酶催化反应动力学常数Km-米氏常数
• 7.3.4 MIE的稳定性
• 7.3.4.1 MIE的热稳定性
• 7.3.4.2 MIE的酸碱稳定性
• 7.3.4.2 MIE的储存和操作稳定性
• 7.4 本章小结
• 第八章 具有抗凝血性的磁性荧光SMA基复合微球研究
• 8.1 引言
• 8.2 实验部分
• 8.2.1 实验试剂与材料
• 8.2.2 磁性荧光胶体粒子（FMCPs）的制备
• 8.2.3 FMCPs／SMA磁性荧光复合微球的合成
• 8.2.4 FMCPs／SMA磁性荧光复合微球和肝素的共价结合
• 8.2.5 多功能复合微球的表征
• 8.2.6 FMCPs／SMA-heparin复合微球的定量分析
• 8.2.7 FMCPs／SMA-heparin复合微球的的体外磁定向和荧光示踪实验
• 8.2.8 FMCPs／SMA-hepaxin复合微球的的抗凝血活性
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 FMCPs／SMA复合微球的合成与表征
• 8.3.2 FMCPs／SMA复合微球与肝素的共价结合
• 8.3.3 FMCPs／SMA-heparin复合微球定量分析
• 8.3.4 体外磁定向和荧光示踪实验
• 8.3.5 FMCPs／SMA-heparin复合微球的抗凝血活性
• 8.4 本章小结
• 第九章 主要结论与创新
• 参考文献
• 博士论文工作期间发表和录用的文章及申请的发明专利
• 致谢