论文部分内容阅读
嵌段聚合物(BCP)薄膜中的两亲性嵌段结构，在一定条件下自组装发生微相分离，通过调节共聚物组成、链段长度或对其自组装过程进行控制，就可以得到尺寸从几纳米到数百纳米、相形态丰富多彩的周期性有序纳米结构。在嵌段共聚物的制备过程中同时引入多种功能性链段，就可以获得兼具多种优异性能的功能型聚合物材料。聚苯乙烯(PS)由于具有很好的熔融热稳定性，易成型加工且尺寸稳定性好，因此常被作为嵌段共聚物薄膜的基体使用。如果将可生物降解的聚乳酸(PLA)链段引入嵌段聚合物中自组装成膜，经过化学方法刻蚀掉其中的可降解组份，便能得到分布均匀、孔径单一的纳米微孔膜;如果将具有温敏特性的水溶性聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）引入嵌段共聚物，其自组装胶束的温度响应特性(LCST≈32℃)在药物控制释放方面存在重要应用;将PNIPAM引入嵌段分离膜材料，结合嵌段共聚物的自组装特性以及PLA的可降解性能，可以制备具有温度响应特性的智能分离膜。此类环境响应型智能膜不但具有基膜材料的高机械强度和稳定性，而且能对周围的温度变化刺激做出快速响应，在药物控制释放、化学分离和组织工程等领域具有重要的理论意义和实际应用前景。
结合以上内容，本课题的研究分3个体系进行:
1.PS-PLA体系
首先，该体系结合苯乙烯(St)的活性阴离子聚合和D，L-丙交酯(DLLA)的开环聚合，制备了一系列具有不同分子量和嵌段组成的PS-PLA嵌段共聚物。FTIR、GPC、NMR测试表明，该类共聚物的链段组成及分子量可控，分子量分布小，符合活性聚合的特性。随后，分别通过热退火、溶剂蒸发和进行溶剂退火对PS-PLA薄膜的自组装行为进行了调控。用AFM表征薄膜的表面形貌可知，无论是以PS链段的选择性溶剂甲苯（xPS-Toluene=0.35，xPLA-Toluene=2.45）还是以双亲性溶剂四氢呋喃（xPS-THF=0.35，xPLA-THF=0.65，）为退火溶剂进行溶剂退火，均可以得到以PS连续相为基膜材料，PLA相形成垂直于薄膜表面的柱状相分离结构。最后，通过碱液刻蚀PS-PLA自组装薄膜中的PLA组份，可以获得排列有序、孔径均匀的纳米多孔膜（孔径D=500nm，孔间距d*c-c=1700nm）。同时，SEM测试表明，可以通过改变嵌段共聚物的分子量和嵌段组成调节膜孔的大小和孔间距。
2.PNIPAM-PLA-PNIPAM体系
该体系首先通过可控开环聚合(ROP)和原子转移自由基聚合(ATRP)，经三步“HO-PLA-OH”→“Br-PLA-Br”→“PNIPAM-PLA-PNIPAM”制备了兼含温敏链段(PNIPAM)和可降解链段(PLA)的功能型嵌段共聚物。随后，通过沉淀法制备了以疏水链段PLA为核，亲水链段PNIPAM为壳的温敏胶束，并使用激光粒度仪在25～40℃对PNIPAM-PLA-PNIPAM型共聚物胶束的温敏特性进行研究。结果表明，在最低临界温度(LCST=32.5℃)以下，胶束呈现较大的粒径(234.8nm)，在32.5℃时胶束粒径表现为突跃式下降，并平稳于225.6nm，该现象印证了PNIPAM的温度敏感特性。
3.PS-PNIPAM体系
结合PS-PLA体系中的大分子引发剂PS-OH及PLA-PNIPAM体系中的端羟基溴化原理，该体系经过“PS-OH”→“PS-Br”→“PS-PNIPAM”制备了含有温度响应链段PNIAPM的嵌段共聚物PS-PNIPAM。通过激光粒度仪，探索了其胶束在25～40℃的温度响应特性。