聚合物/黑色素复合材料的制备及性能研究

发布时间：2021-06-23 23:54

　　黑色素是结构单元中含有酚羟基、氨基和亚氨基的一类大分子,其主要成分为聚多巴胺,具有光吸收、捕获自由基以及光热转换等功能,且有极强的粘附性,可以粘附在几乎一切材料表面。同时黑色素中活性基团可作为活性位点参与目标分子反应,因此较易实现对基材的表面修饰。黑色素可分为天然黑色素和人工合成类黑色素,天然黑色素可从动植物中提取,类黑色素由生物发酵或化学合成获得。虽然它们的结构存在差异,但它们具有类似的物理化学性质。本论文基于黑色素的光吸收特性构建了紫外线屏蔽和光稳定聚合物复合材料,设计不同微观结构的黑色素实现紫外线屏蔽性能和透明性的调控;通过黑色素中活性基团与多种官能团分子间强相互作用力,制备了性能优异的聚合物复合材料、仿贝壳材料以及智能热促动器;并基于黑色素的光热转化特性及“机械退火”循环处理,制备了高机械性能的光诱导自修复聚合物复合材料。本研究将丰富黑色素的制备和聚合物改性等相关领域的理论研究,为建立高性能黑色素复合材料制备新方法提供必要的科学和技术基础。具体研究工作如下:（1）将天然黑色素与聚乙烯醇（PVA）通过溶液共混法制备了紫外线屏蔽复合材料。添加少量的（0.5 wt%）黑色素,复合材料... 

【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

（a）真黑素和棕黑素的生物合成方式

江南大学博士学位论文色素学家将重点转向人工合成类黑色素。Deziderio 由过氧化素[1]。不过该反应需要进行 28 天，耗时较长。多巴胺是多巴的衍生物，与多巴具有同样的性质，在碱性溶液巴胺纳米粒子，其形成机制与天然真黑色素十分相似，以也称多巴胺制备的类黑色素为多巴胺黑色素（dopa巴胺（polydopamine）[14-16]。

图 1-3（a）聚多巴胺研究进展及（b）论文发表趋势[20]ig. 1-3 (a) A brief timeline for the development of polydopamine. (b) The number of publications in teof polydopamine sorted by year.[20]学者基于天然真黑色素体内形成途径提出类黑色素的“真黑色素”模型（如图 1-5]，认为多巴胺首先形成醌，而后经环化、重排得到 5,6-二羟基吲哚，5,6-二羟基吲易氧化形成 5,6-吲哚醌。5,6-二羟基吲哚和 5,6-吲哚醌均会在 2、4 和 7 等位点产生形成不同聚合度的低聚物同分异构体，最后通过反歧化反应得到类黑色素。由于类素难溶于水和常规有机溶剂，该“真黑色素”模型主要依据为红外分析，还没有更的实验依据。Bielawski 等[21]并不认可“真黑色素”模型，他们认为 5,6-二羟基吲哚和 5,6-吲哚为多巴胺氧化聚合的最终生成产物，它们之间并不会发生化学反应形成共价键，而过氢键、电荷转移、π-π 堆积等非共价作用形成类黑色素粒子（图 1-4b）。而 Lee认为类黑色素形成过程共价和非共价作用并存，部分 5,6-二羟基吲哚会遵循“真黑”模型发生化学交联，另一部分则通过非共价作用与多巴胺单体自组装形成类黑色图 1-5）。


本文编号：3245913