基于原子转移自由基聚合法制备不同形态的光响应性核—壳表面分子印迹聚合物及其应用

发布时间：2017-12-22 08:10

  本文关键词：基于原子转移自由基聚合法制备不同形态的光响应性核—壳表面分子印迹聚合物及其应用　出处：《西南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：光响应性表面分子印迹聚合物(photoresponsive surface molecularly imprinted polymer,PSMIP)是将刺激响应性聚合物与表面分子印迹技术结合发展得到的一种新型聚合物材料,与传统的光响应分子印迹材料对比,具有结合位点容易获得,目标物质迁移速度快,印迹材料的分离效率高,可以有效的减少偶氮苯单体“包埋”现象,从而加大偶氮苯生色团转动空间。其在化学传感器、智能分离和萃取、人工抗体及药物缓释等方面有着广泛的应用前景。传统PSMIP的制备方法为自由基聚合,为了解决自由基聚合体系中慢引发,快速链增长,不可控的链终止和链转移等缺点,本文引入了原子转移自由基聚合(atom transfer radical polymerization,ATRP),ATRP聚合不仅能够很好的实现聚合的可控性,而且具有更宽的单体选择范围、原料易得、实施条件温和等优点,ATRP为进行PSMIP设计开辟了一条新途径。本论文从分子设计出发,合成了三种具有不同结构的光响应性水溶性偶氮苯单体。使用ATRP聚合,在氧化锌和硅球两种基底表面上制备了光响应性表面分子印迹聚合物。探究了偶氮苯位阻对分子印迹聚合物材料的光异构化速率的影响,并使用了多种方法对聚合物的表面形貌及吸附性能进行了表征和研究。具体研究内容如下:1、第一章综述了光响应分子印迹材料的研究进展、影响材料性能的因素以及制备方法;ATRP的机理和研究进展;介绍了氨苯喋啶和塑化剂两种物质的检测意义和分析方法,提出了本论文的研究目的和意义。2、第二章构建了一种快速检测氨苯喋啶的方法。分别以水溶性偶氮苯4-[3,5-二甲基-(4’-甲基丙烯酰氧基)偶氮苯]苯磺酸(4-[(4-methacryloyloxy)phenylazo]-3,5-dimethyl benzenesulfonic acid,MAPADSA)、氨苯喋啶和二甲基丙烯酸乙二醇酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA)做为功能单体、模板分子和交联剂,利用ATRP法在自制的二氧化硅表面制备了光响应性表面分子印迹聚合物(SiO_2-MIP)。探究了单体与交联剂的比例对材料的形貌和光异构化速率的影响,选取性能最优的材料,对其形态和结构进行了表征,印迹效能进行了研究。同时,考察了体系中氨苯喋啶的浓度对材料异构化速率的影响,发展了一种快捷、简单检测氨苯喋啶的新方法。检测限可达0.2 ppm,不依赖大型仪器,可用于生物样品中氨苯喋啶含量的检测。3、第三章以二氧化硅为基底,经过ATRP成功制备了SiO_2-MIP材料。通过HF的乙醇溶液除去基底二氧化硅,得到一种光响应性分子印迹空壳材料(H-MIP)。探讨了HF的用量对H-MIP的形貌及其光异构化速率的影响。选取性能最优的H-MIP,对其形态和结构进行了表征,印迹效能进行了研究。与未除去二氧化硅基底的SiO_2-MIP相比,H-MIP具有更优异的性能。并将空壳材料用于检测生物样品中的氨苯喋啶。4、第四章构建了一种快速检测塑化剂的方法。利用三种不同取代基的磺酸基偶氮苯4-磺酸基-4'-甲基丙烯酸酯基偶氮苯,4-[3,5-二甲基-(4'-甲基丙烯酰氧基)偶氮苯]苯磺酸,4-(4-(甲基丙烯酰氧基)-2,6-二甲基)偶氮苯)-3,5-二甲基苯磺酸(4-[(4-methacryloyloxy)phenylazo]benzenesulfonic acid,MAPASA;4-[(4-methacryloyloxy)phenylazo]-3,5-dimethyl benzenesulfonic acid,MAPADSA;4-[(4-methacryloyloxy)-2,6-dimethyl phenylazo]-3,5-dimethyl benzenesulfonic acid,MADPADSA)为功能单体,两种塑化剂邻苯二甲酸二丁酯,邻苯二甲酸二环己酯(dibutyl phthalate,DBP;dicyclohexyl phthalate,DCHP)为模板分子,三甲基丙烯酰氧乙基胺(triethanolamine trimethacryl ester,TEAMA)为交联剂,利用ATRP在自制的氧化锌纳米棒表面制备了光响应性表面分子印迹棒状材料(ZnO-MIP)。探究了偶氮苯功能单体的位阻对材料的光响应性能以及吸附能力的影响。结果表明功能单体的位阻越小,相应的ZnO-MIP光致异构化速率和对模板分子的吸附能力越大。同时,考察了体系中不同塑化剂的浓度对材料异构化速率的影响,发展了一种检测塑化剂的新方法,并对塑料水杯和塑料玩具样品中的塑化剂进行了测试。该方法快捷,简单,不依赖大型仪器,有望于对日常生活中实际样品的塑化剂含量进行检测。5、第五章对全文内容进行了总结,并对未来的研究工作提出了一些建议。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.5

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