PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备、结构、特性及其作为分子印迹材料的研究

论文摘要

本文采用偶联剂扩链法将聚（3-羟基丁酸酯） （PHB）与聚乙二醇（PEG）二者结合,通过改变配比,制备得到了一系列不同组成的PHB/PEG多嵌段共聚物。并利用傅立叶变化红外光谱（FT-IR）和核磁共振碳谱（13C-NMR）对共聚物的化学结构与组成进行了分析。每个共聚物分子由多个PHB链段和PEG链段构成,它们通过共价键相互连接而成为长链大分子。该材料独特的化学和聚集态结构使得其结合了两组分的特点,具备适中的物化性能如力学性能、降解性及两亲性等。采用偏光显微镜（POM）、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）从不同层次对PHB/PEG多嵌段共聚物材料的形态进行了观察,利用广角X-射线衍射（WAXD）和小角X-射线散射（SAXS）考察了该材料的结构;结果表明,共聚物中PHB相的结晶结构与PHB均聚物相同,但球晶尺寸显著减小;同时,随共聚组成变化,共聚物呈现不同的相分离形态。通过示差扫描量热仪（DSC）考察了共聚物的热性能,结果表明共聚物中PHB相的结晶度和熔点都明显低于PHB均聚物,而且升温过程中可以观察到明显的玻璃化转变,其转变温度相对于PHB均聚物有大幅度降低。采用土壤悬浊培养降解试验法对PHB/PEG多嵌段共聚物的降解性进行了评价。探讨了pH值、分子量、失重率、溶胀率、力性、表面形貌等的变化规律;PHB/PEG多嵌段共聚物的降解行为明显不同于PHB均聚物,降解速度显著低于PHB;在降解过程中共聚物长链大分子被逐渐剪断,其分子量和拉伸强度都随时间延长而不断下降,扫描电镜（SEM）照片上也能观察到样品表面有明显的降解痕迹。提出了共聚物中PEG的含量和链段长度为降解过程的主要控制因素的机理。研究了PHB/PEG多嵌段共聚物作为新型分子印迹基材的应用以及新的印迹技术原理,该共聚物材料经牛血清白蛋白模板印迹后呈现出对该种蛋白质良好的选择性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌段共聚物研究进展
• 1.1.1 两嵌段和三嵌段共聚物
• 1.1.1.1 阴离子聚合
• 1.1.1.2 阳离子聚合
• 1.1.1.3 活性自由基聚合
• 1.1.1.4 基团转移聚合
• 1.1.2 多嵌段共聚物
• 1.1.2.1 多嵌段共聚物的主要种类
• 1.1.2.2 多嵌段共聚物的合成方法
• 1.2 生物聚酯－聚（3-羟基丁酸酯）
• 1.2.1 聚（3-羟基丁酸酯）的合成
• 1.2.2 聚（3-羟基丁酸酯）的特性
• 1.2.3 聚（3-羟基丁酸酯）的降解行为与降解机理
• 1.2.3.1 PHB 的降解机理
• 1.2.3.2 影响PHB 降解的因素
• 1.3 聚乙二醇（PEG）
• 1.3.1 聚乙二醇的特性
• 1.3.2 聚乙二醇的生物降解性
• 1.3.2.1 PEG 的好氧生物降解
• 1.3.2.2 PEG 的厌氧生物降解
• 1.4 聚（3-羟基丁酸酯）/聚乙二醇共聚物的研究进展
• 1.4.1 聚（3-羟基丁酸酯）/聚乙二醇共聚物的制备
• 1.4.1.1 熔融酯交换反应
• 1.4.1.2 互穿网络技术
• 1.4.1.3 接枝共聚
• 1.4.1.4 生物合成
• 1.4.2 聚（3-羟基丁酸酯）/聚乙二醇共聚物的降解性能
• 1.4.2.1 嵌段共聚物的降解性能
• 1.4.2.2 聚（3-羟基丁酸酯）/聚乙二醇共聚物的降解性能
• 1.4.3 聚（3-羟基丁酸酯）/聚乙二醇共聚物的应用研究
• 1.4.3.1 嵌段共聚物的应用
• 1.4.3.2 聚（3-羟基丁酸酯）的应用
• 1.4.3.3 聚乙二醇的应用
• 1.5 研究课题的提出和拟研究的内容
• 第二章 PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备与化学结构表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 反应机理
• 2.2.1.1 PHB 预聚物的制备反应
• 2.2.1.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备反应
• 2.2.2 实验原料
• 2.2.3 实验仪器
• 2.2.4 PHB 的精制
• 2.2.5 实验方法
• 2.2.5.1 PHB 甲醇醇解
• 2.2.5.2 PHB 二元醇醇解
• 2.2.5.3 PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备
• 2.2.6 表征测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PHB 预聚物的制备
• 2.3.1.1 反应条件对醇解反应的影响
• 2.3.1.2 PHB 预聚物的化学结构表征
• 2.3.1.3 醇解反应机理的研究
• 2.3.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的制备
• 2.3.2.1 反应条件对共聚反应的影响
• 2.3.2.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的化学结构表征
• 2.4 本章结论
• 第三章 PHB/PEG 多嵌段共聚物的聚集态结构研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 测试表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PHB/PEG 多嵌段共聚物的形态研究
• 3.3.1.1 PHB/PEG 多嵌段共聚物的球晶形态
• 3.3.1.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的表面形态
• 3.3.1.3 PHB/PEG 多嵌段共聚物的相形态
• 3.3.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的结构研究
• 3.3.2.1 PHB/PEG 多嵌段共聚物的结晶结构
• 3.3.2.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的相结构
• 3.3.3 PHB/PEG 多嵌段共聚物的热行为
• 3.4 本章结论
• 第四章 PHB/PEG 多嵌段共聚物的降解性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.3.1 薄膜样品制备
• 4.2.3.2 土壤悬浊培养降解试验
• 4.2.4 测试表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 PHB 均聚物的降解性能研究
• 4.3.2 PHB/PEG 多嵌段共聚物的降解行为研究
• 4.3.2.1 降解过程中材料结构与组成的变化
• 4.3.2.2 降解过程中材料表面形态的变化
• 4.3.2.3 降解过程中材料性能的变化
• 4.3.3 PHB/PEG 多嵌段共聚物的降解机理分析
• 4.4 本章结论
• 第五章 PHB/PEG 多嵌段共聚物作为分子印迹基材的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 实验方法
• 5.2.3.1 印迹聚合物制备
• 5.2.3.2 洗脱工艺
• 5.2.4 测试表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 模板蛋白质－牛血清白蛋白（BSA）的基本性质
• 5.3.2 BSA 印迹PHB/PEG 多嵌段共聚物的吸附行为
• 5.3.2.1 吸附热力学
• 5.3.2.2 吸附动力学
• 5.3.3 分子识别性能
• 5.4 本章结论
• 全文结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢