聚膦腈的合成及其表面性能

论文摘要

本论文以六氯环三磷腈（HCCP）为原料，采用热开环聚合方法，合成了聚二氯磷腈，再利用亲核取代反应分别合成了聚苯氧基膦腈（PPPh）、聚对甲基苯氧膦腈（PMPPh）和聚三氟乙氧基膦腈（PTFEPh）。采用FT-IR、1H NMR、GPC、DSC、TGA等对所得到的聚合物进行了结构表征和性能测试。首先采用浇铸法将上述聚膦腈高分子制备成致密膜，并利用高锰酸钾氧化法使得PMPPh材料表面羧基化，然后通过接触角测试、蛋白质吸附、血小板粘附以及细胞粘附等手段系统研究了聚膦腈材料表面的亲／疏水性能和生物相容性。实验结果表明，侧基对聚膦腈材料表面的浸润性有较大的影响：聚三氟乙氧基膦腈表现出最强的疏水性能，其致密膜与水的表面接触角可达104±2°，这是由于这种聚合物中含有的氟原子可以有效地降低材料的表面能，从而使材料表面疏水性能增强。另外，本论文采用紫外分光光度计和扫描电子显微镜（SEM）等测试手段分别考察了聚膦腈及其羧基化表面的牛血清蛋白（BSA）吸附、血小板和细胞的粘附性能，结果表明，侧基的不同将导致膦腈类高分子生物特性的多样化。通过静电纺／喷法于特定的条件下制备了聚膦腈的纳米纤维和微球，并利用接触角测定法研究了表面的疏水性能。结果表明：表面化学成分及化学结构聚集态是改变聚膦腈材料浸润性的基础，而表面的形貌和微构造则是获得疏水性能较好的材料表面的保障。进一步的实验表明，聚膦腈纳米纤维膜材料能促进血小板的活化、粘附和排列；同时，晶状体上皮细胞能吸附在纳米纤维膜表面并增殖。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚膦腈高分子概述
• 1.1.1 聚膦腈的结构特性
• 1.1.2 聚膦腈的合成方法
• 1.1.2.1 HCCP衍生法
• 1.1.2.2 取代环膦腈的聚合反应合成法
• 1.1.2.3 线性聚膦腈衍生合成法
• 1.1.2.4 直接合成法
• 1.1.3 聚膦腈在生物医用领域的应用研究
• 1.1.3.1 聚膦腈在药物控释系统中的应用
• 1.1.3.2 聚膦腈作为组织工程材料的应用
• 1.2 高分子材料表面性能及其评价
• 1.2.1 高分子材料表面浸润性
• 1.2.1.1 浸润性的基本原理
• 1.2.1.2 接触角的测定方法（测角法）
• 1.2.1.3 影响高分子材料表面浸润性的因素
• 1.2.2 高分子材料的生物相容性
• 1.2.2.1 医用高分子材料简介
• 1.2.2.2 材料的生物相容性问题
• 1.2.2.3 生物相容性的评价方法
• 1.3 本论文的研究思路、内容及意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.1.1 实验原材料及其预处理
• 2.1.2 主要实验仪器及设备
• 2.2 聚膦腈高分子的合成
• 2.2.1 六氯环三磷腈单体的提纯及聚合
• 2.2.1.1 六氯环三磷腈单体的提纯
• 2.2.1.2 六氯环三磷腈单体的保存
• 2.2.1.3 单体的聚合及后处理
• 2.2.2 聚苯氧基膦腈的合成
• 2.2.3 聚对甲基苯氧膦腈的合成
• 2.2.4 聚三氟乙氧基膦腈的合成
• 2.3 聚膦腈的表征方法
• 2.3.1 傅立叶红外光谱（FT-IR）
• 1H NMR核磁分析'>2.3.2¹H NMR核磁分析
• 2.3.3 凝胶渗透色谱测试（GPC）
• 2.3.4 聚合物的热分析
• 2.4 聚膦腈致密膜的制备
• 2.4.1 聚苯氧基膦腈平板膜的制备
• 2.4.2 聚对甲基苯氧膦腈平板膜的制备
• 2.4.3 聚三氟乙氧基膦腈平板膜的制备
• 2.4.4 聚对甲基苯氧膦腈平板膜的表面羧基化
• 2.5 聚膦腈电纺纤维膜的制备
• 2.5.1 聚苯氧基膦腈电纺纤维膜的制备
• 2.5.2 聚对甲基苯氧膦腈电纺纤维膜的制备
• 2.5.3 聚三氟乙氧基膦腈电纺膜的制备
• 2.6 聚膦腈膜材料的表征及生物相容性评价
• 2.6.1 傅立叶衰减全反射红外光谱（FT-IR/ATR）
• 2.6.2 膜材料表面接触角测定（WCA）
• 2.6.3 扫描电镜分析（SEM）
• 2.6.4 聚膦腈致密膜表面的BSA吸附
• 2.6.4.1 缓冲溶液的配制
• 2.6.4.2 BSA标准曲线的绘制
• 2.6.4.3 聚膦腈致密膜对BSA吸附的测定
• 2.6.5 聚膦腈材料表面的血小板粘附实验
• 2.6.5.1 缓冲溶液的配制
• 2.6.5.2 血小板粘附实验
• 2.6.6 聚膦腈材料表面的细胞粘附实验
• 2.6.6.1 缓冲溶液的配制
• 2.6.6.2 细胞粘附实验
• 2.6.6.3 扫描电镜（SEM）观察
• 第三章 聚膦腈高分子的合成及表征
• 3.1 引言
• 3.2 六氯环三磷腈及聚二氯磷腈的红外分析（FT-IR）
• 3.3 聚苯氧基膦腈的表征
• 3.4 聚对甲基苯氧膦腈的表征
• 3.5 聚三氟乙氧基膦腈的表征
• 3.6 本章小结
• 第四章 聚膦腈致密膜的表征及其表面性能
• 4.1 引言
• 4.2 羧基化聚膦腈表面全反射傅立叶变换红外（ATR）分析
• 4.3 聚膦腈致密膜表面亲/疏水性
• 4.4 聚膦腈致密膜表面的BSA吸附
• 4.5 聚膦腈致密膜表面的血小板粘附
• 4.6 聚膦腈致密膜表面的细胞培养
• 4.7 本章小结
• 第五章 聚膦腈电纺/喷膜的制备及其表面性能
• 5.1 引言
• 5.2 聚膦腈电纺纤维膜表面形貌表征
• 5.2.1 溶剂对纤维形态的影响
• 5.2.2 纺丝液浓度对纤维形态的影响
• 5.2.3 电压强度对纤维形态的影响
• 5.2.4 挤出速度对纤维形态的影响
• 5.2.5 其他聚膦腈高分子的静电纺丝
• 5.3 聚膦腈电纺/喷膜表面亲/疏水性
• 5.3.1 不同侧基对聚膦腈电纺纤维膜疏水性能的影响
• 5.3.2 共混比例对聚膦腈电纺纤维膜疏水性能的影响
• 5.3.3 表面形貌对聚三氟乙氧基膦腈材料表面疏水性能的影响
• 5.4 聚膦腈电纺纤维膜表面的血小板粘附
• 5.5 聚膦腈电纺纤维膜表面的细胞培养
• 5.6 本章小结
• 本文主要结论
• 参考文献
• 硕士期间相关科研成果
• 致谢