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壳聚糖的可控接枝改性及其性能研究

作　者: 蒋建林
导　师: 朱秀林；华道本
学　校: 苏州大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 壳聚糖可控接枝改性性能研究
分类号: O636.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

壳聚糖是一种来源丰富的天然高分子,由于具有良好的生物相容性、生物降解性和无毒无害等特点,使得它广泛应用于很多领域如生物医药和农业等。但由于其结晶性高,溶解性差等缺点,极大地限制了壳聚糖的开发利用。化学接枝改性是改善壳聚糖性能,扩大其应用范围的有效途径。另一方面,近十多年来,活性自由基聚合反应由于其在合成结构明确、分子量可控高分子方面所具有的优越性,取得了重大的进展。本文分别通过氮氧稳定自由基聚合(NMP)和可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法对壳聚糖进行接枝改性,得到了合成聚合物改性的壳聚糖,使壳聚糖具备了合成高分子的某些特殊的性质,进一步拓宽了壳聚糖的应用范围。本文的具体研究工作如下:(1)NMP聚合制备壳聚糖接枝聚对苯乙烯磺酸钠共聚物。先利用邻苯二甲酸酐保护的壳聚糖和4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基(OH-TEMPO)在DMF中60Coγ-射线辐射的条件下合成出壳聚糖-TEMPO大分子引发剂,然后在125℃时引发对苯乙烯磺酸钠的聚合,成功地得到了聚对苯乙烯磺酸钠改性的壳聚糖接枝共聚物。结果证明,该接枝共聚反应是一个氮氧稳定自由基聚合过程。由于PSS的引入,使得接枝共聚物在水相中可以进行自组装形成蠕虫状或球状胶束;通过调节PSS的接枝率,可以控制接枝共聚物的离子交换能力。接枝共聚物的这些性质可以使其应用于环境保护领域。据我们所知,这是首次通过可控聚合的方式控制壳聚糖接枝共聚物中聚对苯乙烯磺酸钠的链长和结构,并提高了壳聚糖的离子交换能力。(2)RAFT聚合定位酯化法制备pH和温度双敏感接枝共聚物。首先利用铃兰醛在离子液体([BMIM]Cl)中与壳聚糖的氨基进行西弗碱反应,制得铃兰醛保护的壳聚糖,增加了其在有机溶剂中的溶解性,有利于接枝反应的进行,然后利用RAFT聚合制备的聚(N-异丙基丙烯酰胺)大分子单体,通过酯化反应定位接枝到壳聚糖的羟基基团上,成功地得到了所设计的pH和温度双敏感的壳聚糖接枝共聚物。采用傅立叶红外(FT-IR)以及核磁共振氢谱(1H NMR)对共聚物的结构进行了表征。接枝共聚物在水相中可以自组装成纳米粒子,并且随着温度的变化,其形态和粒径大小均发生变化。采用铃兰醛为药物模型的释放实验表明较低的pH和较高的温度有利于铃兰醛的释放,但是温度起决定性作用。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章文献综述  10-39
  1.1 活性自由基聚合  10-26
    1.1.1 氮氧稳定自由基聚合(NMP)  11-19
    1.1.2 可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)  19-22
    1.1.3 原子转移自由基聚合（ATRP）  22-26
  1.2 壳聚糖  26-39
    1.2.1 壳聚糖的结构和性质  26
    1.2.2 壳聚糖的接枝改性研究  26-33
    1.2.3 壳聚糖及其衍生物在吸附重金属离子方面的应用  33-34
    1.2.4 壳聚糖及其衍生物在生物医用方面的应用  34-39
第二章本论文的研究思路及其意义  39-40
第三章实验部分  40-44
  3.1 试剂原料  40-41
  3.2 NMP 聚合制备聚对苯乙烯磺酸钠接枝改性壳聚糖及其性能研究  41-42
    3.2.1 壳聚糖大分子引发剂的制备  41
    3.2.2 壳聚糖接枝聚对苯乙烯磺酸钠共聚物的制备  41-42
    3.2.3 壳聚糖接枝共聚物的自组装及离子交换吸附实验  42
  3.3 RAFT 聚合定位接枝改性壳聚糖及其性能研究  42-43
    3.3.1 铃兰醛保护的壳聚糖（LICS）的制备  42
    3.3.2 单羧基封端的PNIPAM 大分子单体的制备  42
    3.3.3 壳聚糖接枝PNIPAM 共聚物的制备  42-43
    3.3.4 接枝共聚物的自组装  43
    3.3.5 铃兰醛的释放  43
  3.4 测试表征  43-44
第四章 NMP 聚合制备聚对苯乙烯磺酸钠接枝改性壳聚糖及其性能研究  44-56
  4.1 引言  44-45
  4.2 结果与讨论  45-54
    4.2.1 壳聚糖大分子引发剂的制备  45
    4.2.2 对苯乙烯磺酸钠的NMP 聚合接枝壳聚糖  45-46
    4.2.3 接枝共聚物的结构表征  46-48
    4.2.4 接枝共聚物的自组装  48-50
    4.2.5 接枝共聚物和金属离子的交换性质  50-54
  4.3 本章小结  54-56
第五章 RAFT 聚合定位接枝改性壳聚糖及其性能研究  56-67
  5.1 引言  56-57
  5.2 结果与讨论  57-66
    5.2.1 LICS 及单羧基封端的PNIPAM 的制备  57-58
    5.2.2 接枝共聚物的制备  58-59
    5.2.3 接枝产物的接枝率  59-60
    5.2.4 接枝共聚物的结构表征  60-61
    5.2.5 接枝共聚物的结晶性  61-62
    5.2.6 接枝共聚物的自组装行为研究  62-64
    5.2.7 铃兰醛的释放研究  64-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章全文总结  67-69
  6.1 全文总结  67-68
  6.2 论文的创新点  68
  6.3 存在的问题与展望  68-69
参考文献  69-85
在读期间已发表或录用的论文目录  85-86
致谢  86-87

壳聚糖的可控接枝改性及其性能研究

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