论文部分内容阅读
本论文以胶原(Ⅰ，Ⅲ型)作为基材，制备了胶原、胶原接枝共聚物与金属氧化物纳米粒子的纳米复合物。用红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪(EA)、红外发射率测定仪等对纳米复合物的微观结构及其组成进行分析，探讨了制备条件对纳米复合物的结构与红外发射率的影响，获得了如下的一些结果。
1.在不同pH值、丙酮与水的比为1：1的胶原/丙酮-水溶液中，胶原大分子直接吸附到氧化铟、氧化镍、氧化铝纳米粒子表面制备了胶原/金属氧化物纳米复合物。研究了溶液pH、金属氧化物纳米粒子粒径等对胶原吸附量及其复合物的红外发射率的影响。结果表明：氢键、配位、静电、亲水作用控制着胶原大分子在氧化铟、氧化铝纳米粒子表面的吸附，而主导胶原分子在氧化镍纳米粒子表面的吸附的是静电、亲水作用。相应地，胶原/氧化铝、胶原/氧化铟纳米复合物的红外发射率的降低程度大于胶原/氧化镍纳米复合物。胶原与氧化铟、氧化铝、氧化镍的纳米复合物存在最佳胶原吸附量，在这种吸附量下，复合物的红外发射率最低。同一金属氧化物粒子粒径越小，其复合物的红外发射率降低的越多。30nm的氧化铟粒子的最佳吸附量为1.94g/100gIn2O3，其复合物红外发射率为0.587。10nm的氧化镍粒子的最佳吸附量为2.32g/100gNiO，其复合物红外发射率为0.671。30nm的氧化铝粒子的最佳吸附量为3.01g/100gAl2O3，其复合物红外发射率为0.511。胶原大分子与金属氧化物纳米粒子之间的界面作用导致了复合物的红外发射率显著降低。
2.在水溶液中将胶原大分子吸附到氧化铟、氧化铝纳米粒子表面，然后在引发剂的引发下进行接枝共聚反应，在金属氧化物纳米粒子表面的胶原大分子上引入聚甲基丙烯酸甲酯支链、聚丙烯酸丁酯支链制备了胶原接枝共聚物/金属氧化物核壳型复合纳米粒子。研究了接枝反应时间、金属氧化物纳米粒子粒径对复合物壳层厚度及复合物红外发射率的影响。结果显示，该复合物具有核壳结构，接枝时间在8～24h时，壳层为厚度小于15nm的连续胶原接枝共聚物层。壳层的厚度随接枝时间的增加、氧化物粒子粒径的减小而增加。当聚甲基丙烯酸甲酯支链接枝率为4％、聚丙烯酸丁酯支链接枝率为3.5％左右时，复合纳米粒子在丙酮、氯仿等有机溶剂中具有良好的分散性。聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯支链的引入增加了胶原/金属氧化物复合物的红外发射率，增加程度随接枝率的增加而增加。具有良好分散性的胶原-丙烯酸丁酯接枝共聚物/氧化铝核壳型复合纳米粒子的红外发射率最低可至0.527，胶原-丙烯酸丁酯接枝共聚物/氧化铟核壳型复合纳米粒子的红外发射率最低可至0.623，胶原-甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物/氧化铟核壳型复合纳米粒子的红外发射率最低可至0.631。
3.在硝酸铈铵和偶氮二异丁腈的联合引发下对胶原进行接枝共聚改性，并用制得的胶原接枝共聚物颗粒与氧化铟、氧化铝、氧化镁纳米粒子在超声波振荡下复合。研究了接枝温度、引发剂浓度、单体浓度对胶原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物颗粒粒径和接枝率的影响。结果表明，温度为50～55℃，单体浓度为0.5～0.8mol/L，联合引发剂浓度为0.01+0.0lmol/L，丙酮和水作为萃取剂时，胶原接枝共聚物颗粒粒径在40～100nm。胶原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物纳米颗粒与金属氧化物纳米粒子之间具有较强的界面作用，相互协同自组装成尺寸约为400～600nm的粒子团簇。同时，胶原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物与氧化铟、氧化铝、氧化镁纳米复合物的红外发射率均比其单-组分显著降低，最低程度最低的为氧化铝复合物，最低可至0.521。胶原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物/氧化铟纳米复合物的红外发射率最低可至0.601，胶原-聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚物/氧化镁纳米复合物的红外发射率最低可至0.631。胶原接枝共聚物纳米颗粒与金属氧化物纳米粒子之间的强相互界面作用降低了复合物的红外发射率。