高分子界面行为与性质的研究

论文摘要

在本论文中,我们主要利用激光光散射（LLS）、带有耗散的石英晶体微天平（QCM-D）和表面等离子体共振（SPR）等手段对几种高分子的界面行为和性质进行了研究。首先,利用激光光散射和分子荧光光谱对聚合物与量子点的复合纳米粒子的荧光发射与量子点间距离的关系进行了研究,探讨了量子点间相互作用与距离的关系。其次,我们利用激光光散射和透射电子显微镜研究了离子对带相反电荷的微凝胶的聚集与分化（Sorting）。最后,我们利用QCM-D和SPR原位实时地研究了结晶度和结晶形貌对PCL薄膜酶降解过程的影响。主要结果如下:1.通过配体交换的方法制备了表面接枝PNIPAM的CdS量子点（PNIPAM-QDs）,利用LLS和分子荧光光谱,对量子点荧光发射与聚集的关系进行了研究。随着温度升高,PNIPAM与水分子间的氢键被破坏,PNIPAM变得疏水而塌缩,使量子点聚集。伴随着量子点的聚集,量子点的荧光发射强度增强。温度在37℃时,量子点荧光出现最大值。因此我们认为,量子点的荧光与量子点间相互作用有关,而这种相互作用是量子点间距离的函数,量子点荧光发射强度最大时,量子点间距为～10nm。PNIPAM的链长同样会影响量子点的荧光。短链的PNIPAM不易缠结,因而不会改变量子点间距离,量子点荧光不会随温度变化。2.通过无皂乳液聚合,我们制备了带负电荷的NIPAM-co-SA和带正电的NIPAM-co-VT微凝胶。利用激光光散射和透射电子显微镜,我们对温度诱导的两种微凝胶及它们混合体系的聚集经行了研究。结果表明,在没有加入盐离子的情况下,NIPAM-co-SA和NIPAM-co-VT微凝胶及它们的混合物,随着温度升高,凝胶粒子塌缩但不聚集。当加入二价阳离子后,由于二价阳离子可与NIPAM-co-SA微凝胶表面的羧基（COO-）络合,使NIPAM-co-SA微凝胶在温度高于PNIPAM的LCST时聚集。NIPAM-co-SA微凝胶的聚集使NIPAM-co-SA和NIPAM-co-VT微凝胶间的静电引力增强,导致NIPAM-co-VT微凝胶吸附到NIPAM-co-SA微凝胶聚集体表面,形成具有核-壳结构的聚集体,并使两种微凝胶分化（Sorting）。当加入二价阴离子时,由于离子的Hofmeister效应,两种微凝胶聚集并分化。这个结果可帮助我们了解细胞分化（Cell-sorting）的机理。3.利用QCM-D和SPR,我们对PCL的酶催化降解过程进行了原位实时的研究。结果表明,降解过程依赖于PCL薄膜的结晶度和形貌。结晶度低（45%）且球晶较小的PCL在酶作用下逐层降解,且降解为准一级反应。结晶度高且球晶尺寸较大的PCL降解过程复杂,结晶区PCL的降解慢于非晶区PCL的降解,从而使PCL薄膜形成多孔结构。

论文目录

• 注释
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 无机纳米材料/聚合物复合材料
• 1.2.1 纳米材料
• 1.2.2 量子点/聚合物复合材料
• 1.2.2.1 含有QDs的高分子聚合物网络
• 1.2.2.2 单个量子点/高分子杂化粒子
• 1.3 微凝胶的聚集
• 1.3.1 异种微凝胶的聚集
• 1.3.1.1 聚集过程的表征
• 1.3.1.2 影响聚集的因素
• 1.3.2 细胞分化（cell-sorting）
• 1.3.3 离子特异性及对生物大分子和聚合物的影响
• 1.4 生物可降解聚合物
• 1.4.1 生物可降解聚合物的应用
• 1.4.2 降解的方法及研究上的进展
• 1.5 本论文研究工作
• 参考文献
• 第二章 仪器原理
• 2.1 激光光散射基本原理
• 2.1.1 发展简史
• 2.1.2 基本原理
• 2.1.2.1 涨落及其时间相关函数
• 2.1.2.2 静态光散射
• 2.1.2.3 动态光散射
• 2.1.3 基本仪器
• 2.1.3.1 光散射仪
• 2.1.3.2 差分折射仪
• 2.2 石英晶体微天平
• 2.2.1 发展简史
• 2.2.2 QCM的基本原理
• 2.2.2.1 石英晶体的直角坐标系
• 2.2.2.2 石英晶体的AT切和振动模态
• 2.2.2.3 石英晶体振荡器的等效电路分析
• 2.2.2.4 Sauerbrey方程
• 2.2.2.5 QCM在液相中的应用
• 2.2.3 QCM-D简介
• 2.3 表面等离子体共振的原理及应用
• 2.3.1 发展简史
• 2.3.2 SPR的基本原理
• 2.3.2.1 全反射及衰减全反射
• 2.3.2.2 表面等离子体波
• 2.3.2.3 光激发表面等离子体谐振
• 2.3.2.4 SPR的实现方式
• 2.3.2.5 基于Kretschmann模型
• 2.3.3 SPR的应用及BIAcore SPR简介
• 2.3.3.1 SPR的应用
• 2.3.3.2 BIAcore SPR简介
• 参考文献
• 第三章 PNIPAM接枝量子点的发光
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及纯化
• 3.2.2 样品制备与表征
• 3.2.2.1 CdS QDs制备与表征
• 3.2.2.2 PNIPAM的合成
• 3.2.2.3 PNIPAM-QDs的制备
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 带相反电荷微凝胶的聚集与分化
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及纯化
• 4.2.2 NIPAM-co-SA和NIPAM-co-VT微凝胶的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 原位研究聚己内酯的酶催化降解
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂及纯化
• 5.2.2 PCL薄膜制备
• 5.2.3 实验仪器
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 结论
• 参考文献
• 结论
• 作者简历
• 发表论文
• 致谢