基于苯硼酸—双羟基聚合物凝胶的制备研究

论文摘要

基于苯硼酸-双羟基反应构建的聚合物凝胶具有pH响应性,在药物分离、生物传感器和组织工程等领域有着广泛的应用前景。目前该类聚合物凝胶的制备方法主要有两种,即自由基交联共聚合法和聚合物/聚合物间基团反应法。前者需要交联剂,凝胶网络结构及性能难调控；后者几乎都用到聚乙烯醇,同样聚乙烯醇结构难控制。因此,设计并合成结构明确的含双羟基侧基及含苯硼酸侧基的聚合物,进而构建基于苯硼酸-双羟基交联体系的聚合物凝胶将具有很好的理论意义和实际意义。本论文的主要研究工作有以下几个方面：（1）单体合成及其RAFT聚合。分别合成单体（5-乙基-2,2-二甲基-1,3-二氧杂环己基-5-基）丙烯酸甲酯（EDMA）和单体4-乙烯基苄基-4-（1,3,2-二氧杂环己硼-2-基）苯甲酸酯（VBDB）。采用可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合反应分别合成PEDMA及VBDB和N,N-二甲基丙烯酰胺（DMA）的共聚物poly（VBDB-co-DMA）,将两种聚合物脱保护,得到含苯硼酸侧基的poly（VPB-co-DMA）和含双羟基侧基的PHBA。采用1H NMR对单体及聚合物结构进行表征,用GPC测定聚合物分子量及分布。（2）制备聚合物凝胶。以上述两种聚合物为原料,在不同介质中制备聚合物凝胶,对凝胶形成过程的流变行为进行系统研究,同时对凝胶的pH响应性及自愈合性能也进行研究。该聚合物凝胶具有pH响应性和良好的自愈合性能。当HBA-VPB交联体系的pH>7.0或pH<3.8,不能得到聚合物凝胶；当体系pH在3.8-7.0范围时,可以得到聚合物凝胶。HBA-VPB交联体系的流变行为研究结果表明,在低频率下,体系呈现粘弹性；在高频率下,体系的储能模量（G’）大于损耗模量（G"）。（3）聚合物/碳纳米管复合凝胶。碳纳米管引入聚合物凝胶体系后,可以提高HBA-VPB体系的交联密度及凝胶的弹性模量,但对凝胶的pH响应性和自愈合性能没有影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1. 引言
• 1.2. 芳香族硼酸衍生物的合成进展
• 1.2.1. 格氏试剂法
• 1.2.2. 有机锂试剂法
• 1.3. 基于苯硼酸-双羟基聚合物凝胶研究进展
• 1.3.1. 苯硼酸-双羟基聚合物交联原理
• 1.3.2. 苯硼酸-双羟基聚合物凝胶制备方法
• 1.4. 聚合物/碳纳米管复合凝胶的研究现状
• 1.4.1. 聚合物/碳纳米管复合凝胶的制备方法
• 1.5. 本论文研究的内容、目的和意义
• 参考文献
• 第2章 含苯硼酸侧基及含双羟基侧基聚合物合成研究
• 2.1. 前言
• 2.2. 实验部分
• 2.2.1. 单体合成
• 2.2.2. 聚合物合成
• 2.3. 结果与讨论
• 2.3.1. 单体合成与表征
• 2.3.2. 聚合物合成与表征
• 2.4. 结论
• 参考文献
• 第3章 基于苯硼酸-双羟基聚合物凝胶的制备研究
• 3.1. 前言
• 3.2. 实验部分
• 3.2.1. 聚合物凝胶的制备
• 3.2.2. 溶胶-凝胶相转变行为
• 3.2.3. 自愈合性能研究
• 3.2.4. 流变行为研究
• 3.2.5. 聚合物/碳纳米管复合凝胶制备
• 3.3. 结果与讨论
• 3.3.1. 聚合物凝胶制备
• 3.3.2. 聚合物凝胶溶胶-凝胶相转变行为
• 3.3.3. HBA-VPB交联体系的流变行为
• 3.3.4. 聚合物凝胶自愈合性能
• 3.3.5. 聚合物/碳纳米管复合凝胶溶胶-凝胶相转变行为
• 3.3.6. 聚合物/碳纳米管复合凝胶的流变行为
• 3.3.7. 聚合物/碳纳米管复合凝胶自愈合性能
• 3.4. 小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 附录A 实验原料及试剂
• 附录B 分析测试