功能聚氨酯的制备与性能

论文摘要

在本论文中，我们采用自由基调聚聚合和缩合聚合相结合的方法制备了两类侧链功能化的聚氨酯材料。主要结果如下：1.以巯基丙二醇（TPG）为链转移剂，通过自由基调聚反应合成了一种分子量约2000的单端双羟基的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯低聚物（PDEM（OH）2）。然后通过与4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），聚四氢呋喃醚（PTMG）反应制备了一种以聚氨酯（PU）为主链，聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDEM）为侧链的接枝聚合物PU-g-PDEM。此接枝聚合物具有良好的表面活性，在水中能够形成均一的球形纳米粒子。傅里叶红外光谱仪（FTIR），核磁共振光谱仪（1H-NMR）测试表明PDEM成功地接枝到PU上；扫描电子显微镜（SEM）测试表明PU-g-PDEM共聚物以球形纳米粒子存在于水中；我们采用DelsaTMNano C激光纳米粒径分析仪和Zeta电位分析仪研究了PU-g-PDEM纳米粒子在不同pH和温度下的稳定性，结果表明：PU-g-PDEM纳米粒子分散液在酸性条件下，即使在70oC仍然具有良好的稳定性。此外，我们将PU-g-PDEM纳米粒子作为单独的乳化剂用于稳定不同的乳液聚合，均得到胶体性能稳定的复合乳液，显示了聚氨酯基纳米粒子良好的乳化能力。2.以甲基丙烯酸低聚乙二醇酯（OEGMA）为单体，TPG为链转移剂合成了分子量约2000的聚甲基丙烯酸低聚乙二醇酯二元醇（PEG（OH）2），然后将其和MDI，聚己内酯（PCL）反应，并以1,4-丁二醇（1,4-BD）进行扩链，制备了一种以PU为主链，PEG为侧链的接枝聚合物PU-g-PEG。FTIR,1H-NMR表明PEG成功地接枝到PU主链上；热分析测试表明PEG侧链的引入提高了聚氨酯的热稳定性；我们利用耗散型石英晶体微天平（QCM-D）研究了纤维蛋白原，人血清蛋白（HSA）和溶菌酶在PU-g-PEG聚合物表面的吸附情况，结果表明，PEG侧链的引入显著的提高了PU的抗蛋白吸附性能，并且当PEG含量达到一定值时PU-g-PEG聚合物表面可达到零吸附。此外，我们研究了PU-g-PEG聚合物在酶催化作用下的降解行为，研究表明，PEG侧链的引入能够促进PU的降解，且其降解行为取决于PEG的含量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 聚氨酯
• 1.1.2 功能聚氨酯材料
• 1.2 聚氨酯表面活性剂
• 1.2.1 高分子表面活性剂的优缺点
• 1.2.2 聚氨酯表面活性剂的分类
• 1.2.2.1 非离子型聚氨酯表面活性剂
• 1.2.2.2 离子型聚氨酯表面活性剂
• 1.3 生物相容型聚氨酯
• 1.3.1 生物相容性
• 1.3.2 改性材料的种类
• 1.3.2.1 亲水性材料
• 1.3.2.2 带电材料
• 1.3.2.3 生物活性物质
• 1.4 可降解型聚氨酯
• 1.4.1 改性材料的种类
• 1.4.1.1 化学合成高分子材料
• 1.4.1.2 天然高分子材料
• 1.4.2 生物降解行为的影响因素
• 1.4.2.1 改性材料的分子结构
• 1.4.2.2 异氰酸酯的结构
• 1.4.2.3 交联程度
• 1.4.2.4 环境
• 1.5 聚氨酯的功能化改性方法
• 1.5.1 表面改性
• 1.5.1.1 表面预吸附法
• 1.5.1.2 表面接枝聚合
• 1.5.1.3 形成表面涂层
• 1.5.2 共混改性
• 1.5.2.1 物理共混
• 1.5.2.2 化学共聚
• 1.5.3 互穿网络聚合物法 （IPN） 改性
• 1.6 本论文主要工作
• 第二章 PU-g-PDEM 纳米粒子的制备及其乳化性
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及纯化
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.2.1 PU-g-PDEM 纳米粒子的制备
• 2.2.2.2 Pickering 乳液聚合
• 2.2.3 实验仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PU-g-PDEM 共聚物结构表征
• 2.3.1.1 IR 表征
• 2.3.1.2 1H-NMR 表征
• 2.3.2 PU-g-PDEM 纳米粒子的形貌及粒径表征
• 2.3.2.1 PU-g-PDEM 纳米粒子的形貌
• 2.3.2.2 PU-g-PDEM 共聚物在水中的粒径表征
• 2.3.3 PU-g-PDEM 纳米粒子分散液表面张力测试
• 2.3.4 PU-g-PDEM 纳米粒子稳定性表征
• 2.3.4.1 PU-g-PDEM 纳米粒子 Zeta 电位随 pH 的变化曲线
• 2.3.4.2 PU-g-PDEM 共聚物粒子平均尺寸随 pH 的变化曲线
• 2.3.5 PU-g-PDEM 纳米粒子稳定 Pickering 乳液
• 2.3.6 PU-g-PDEM 纳米粒子稳定乳液聚合
• 2.3.6.1 光学显微镜表征
• 2.3.6.2 扫描电子显微镜表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 可生物降解 PU-g-PEG 聚合物的合成及其抗蛋白吸附性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及纯化
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.2.1 PEG（OH）2的合成
• 3.2.2.2 PU-g-PEG 共聚物的合成
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PU-g-PEG 接枝共聚物结构表征
• 3.3.1.1 FTIR 表征
• 3.3.1.2 1H-NMR 表征
• 3.3.1.3 GPC 表征
• 3.3.2 热分析测试
• 3.3.2.1 DSC 测试
• 3.3.2.2 TGA 测试
• 3.3.5 蛋白质吸附实验
• 3.3.6 酶促生物降解实验
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件