基于多巴胺衍生物的材料表面接枝改性研究

发布时间：2017-04-14 23:15

  本文关键词：基于多巴胺衍生物的材料表面接枝改性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：材料表面性质在实际使用过程中起着非常重要的作用,而多数材料的表面性质并不能达到实际所需的要求,因此往往要对材料表面进行改性修饰。多巴胺及其衍生物可以在温和条件下粘附到几乎任何材料表面,为发展新型的材料表面改性方法提供了一种契机。本论文主要基于多巴胺衍生物的粘附性,提出新的表面改性方法,对材料表面进行接枝改性研究,研究工作分为三个方面:1.结合多巴胺的粘附性能及普通自由基聚合适用单体范围广的特点,提出了一种材料表面功能化改性的简便、普适性方法。首先,含有碳碳双键的多巴胺衍生物N-(3,4-二羟基苯乙基)甲基丙烯酰胺(DAMA)在碱性溶液中发生氧化自聚粘附到基材表面上,从而一步法获得碳碳双键官能团功能化的材料表面。然后,通过自由基共聚合可将具有不同性质的单体接枝聚合在材料表面,成功接枝了聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)。我们分别用水接触角仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱、原子力显微镜等仪器分析了材料表面改性前后的表面化学组成和形貌的变化。并进一步研究了聚氯乙烯(PVC)和表面等离子体共振仪(SPR)金片表面接枝聚合物后的生物功能。接枝PVP后材料表面的抗蛋白粘附性能显著提升,PVC和SPR金片表面的Fg蛋白吸附分别降低了70%和85%。接枝PDMAEMA并季胺化后,PVC表面获得了良好的对大肠杆菌的抗菌性能。2.结合多巴胺的粘附性能及引发转移终止(iniferter)聚合适用单体范围广、紫外光下可控的特点,提出了一种金属钛表面一步法功能化的改性方法。首先,以多巴胺为起始原料,经过两步合成端基为邻苯二酚的引发转移终止剂(iniferter试剂)4-((3,4-二羟基苯乙基)氨基甲酰)苯甲基二乙基二硫代氨基甲酸酯(DMBD)。然后在紫外光下,通过在溶液中引发聚合不同类型单体,获得端基为邻苯二酚官能团的聚合物,凝胶渗透色谱(GPC)和核磁共振氢谱显示聚合过程呈自由基聚合特征,且聚合物仍具有再引发能力。最后,利用金属钛和邻苯二酚之间的螯合作用,通过浸泡一步法获得表面功能化的金属钛表面,水接触角和XPS结果证明钛表面成功修饰上了聚合物薄膜。3.以金为模型材料,将iniferter试剂DMBD通过氧化自聚粘附至其表面,随后在紫外光下引发不同单体DMAEMA和N-[3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺(DMAPMA)聚合制备聚合物改性表面。红外吸收峰的变化分别证明iniferter试剂和聚合物成功修饰在金表面,椭偏仪测试结果显示该表面光引发聚合具有厚度可控的特征。
【关键词】：表面改性 聚合物涂层 多巴胺 自由基聚合 iniferter 聚合
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ316.343;TB306
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 表面改性方法简介11-14
• 1.1.1 共价表面涂层11-13
• 1.1.1.1 等离子体处理11-12
• 1.1.1.2 物理化学气相沉积12
• 1.1.1.3 辐射接枝和光接枝12
• 1.1.1.4 单分子层自组装12-13
• 1.1.2 非共价表面涂层13
• 1.1.2.1 溶液涂层法13
• 1.1.2.2 Langmuir-Blodgett沉积13
• 1.1.2.3 表面改性添加剂13
• 1.1.3 无覆盖层的表面改性方法13-14
• 1.1.3.1 离子束注入14
• 1.1.3.2 转换涂层14
• 1.2 聚合物涂层的制备方式14-16
• 1.2.1 接枝到表面（grafting to）14-15
• 1.2.2 从表面接枝（grafting from）15-16
• 1.3 基于多巴胺的表面涂层16-17
• 1.3.1 简介16
• 1.3.2 多巴胺在表面涂层中的应用16-17
• 1.3.2.1 聚多巴胺改性表面16-17
• 1.3.2.2 多巴胺衍生物的改性17
• 1.4 课题的提出17-19
• 1.4.1 研究目的及意义17
• 1.4.2 研究内容17-19
• 第2章 一步法制备乙烯基功能化材料表面的普适性方法19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 实验部分20-25
• 2.2.1 实验原料与试剂20-21
• 2.2.2 实验仪器21-22
• 2.2.3 功能化材料表面的制备22-23
• 2.2.3.1 N-（3，4-二羟基苯乙基）甲基丙烯酰胺（DAMA）的合成22
• 2.2.3.2 制备乙烯基功能化的表面22-23
• 2.2.3.3 制备PVP接枝表面23
• 2.2.3.4 PVC表面接枝PDMAEMA及季胺化23
• 2.2.4 材料表面性质的表征23-25
• 2.2.4.1 接触角分析23-24
• 2.2.4.2 傅里叶变换红外光谱（FTIR）24
• 2.2.4.3 X射线光电子能谱（XPS）24
• 2.2.4.4 原子力显微镜（AFM）24
• 2.2.4.5 表面等离子体共振（SPR）24
• 2.2.4.6 蛋白质吸附测试24-25
• 2.2.4.7 表面抗菌实验25
• 2.3 结果与讨论25-32
• 2.3.1 固体表面引入碳碳双键25-26
• 2.3.2 PVC表面接枝聚合物26-28
• 2.3.3 金表面接枝聚合物28-30
• 2.3.4 PVC表面接枝PDMAEMA、季胺化及抗菌效果表征30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 金属钛表面一步法功能化修饰33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-38
• 3.2.1 实验原料与试剂33-35
• 3.2.2 实验仪器35
• 3.2.3 iniferter试剂及聚合物的制备35-38
• 3.2.3.1 4-（（3,4-二羟基苯乙基）氨基甲酰）苯甲基二乙基二硫代氨基甲酸酯（DMBD）的合成35-36
• 3.2.3.2 聚合物的制备36-38
• 3.2.4 功能化金属钛表面的制备38
• 3.3 结果与讨论38-46
• 3.3.1 4-（（3,4-二羟基苯乙基）氨基甲酰）苯甲基二乙基二硫代氨基甲酸酯（DMBD）的合成38-40
• 3.3.2 DMBD的引发功能40-42
• 3.3.3 DMBD的链转移功能42-43
• 3.3.4 DMBD活性聚合功能43-44
• 3.3.5 功能性钛片表面的制备44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 基于多巴胺-iniferter试剂的表面引发聚合47-52
• 4.1 引言47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 实验原料与仪器47
• 4.2.2 金表面引发聚合接枝聚合物47-48
• 4.2.2.1 金片表面粘附光引发iniferter试剂DMBD47-48
• 4.2.2.2 表面引发DMAEMA聚合48
• 4.2.2.3 表面引发DMAPMA聚合48
• 4.3 结果与讨论48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 全文总结52-53
• 参考文献53-57
• 硕士论文工作期间科研成果57-58
• 致谢58-59

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本文编号：307091