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生物矿化是在生物体内形成矿物质的过程。生物矿化材料具有特殊的高级结构和组装方式,表现很多近乎完美的性质。研究生物矿化过程的机理,以合成高分子代替生物基质大分子,模拟生物矿化材料的形成过程,从而制备新型结构材料和功能材料具有重要的理论和实用价值,近年来受到各国化学家和材料科学家的广泛关注。
超支化聚合物是具有某种程度的树枝形结构、高度支化的聚合物,表面富集大量的端基,可以方便地通过端基反应得到各种改性官能团,从而获取所需的性能。聚醚型聚合物结构稳定、溶剂溶解性和生物相容性好,是可用于生物矿化模拟研究的理想物质。
本论文首先通过可控的阴离子开环聚合方法合成了以三甲醇丙烷为核的不同代数(聚合度)的超支化聚缩水甘油醚,然后用丁二酸酐酰化法对其端羟基进行了羧基功能化,并摸索出了理想的提纯方法;随后以这种羧基功能化的超支化聚缩水甘油醚作为碳酸钙仿生矿化结晶的添加剂,系统考察了其代数、浓度以及在不同pH条件下对碳酸钙结晶的影响。结果显示这种羧基功能化的聚醚对碳酸钙晶型的控制能力很强,具有选择性生成亚稳态的球霰石多型并促使其稳定化的能力,所得碳酸钙粒子的粒径和分散度均随功能化超支化聚醚代数或浓度的增加而减小。
最后,本论文尝试合成一种聚乙二醇单甲醚—超支化聚缩水甘油醚的线型—超支化杂化嵌段共聚物。在合成过程中遇到了转化率不高和分离的问题,需要在将来的工作中进一步解决。