【摘要】：光調(diào)控表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)是一種結(jié)合了光刺激性響應和ATRP調(diào)控技術制備聚合物刷的手段,能夠制備圖案化聚合物刷,在醫(yī)療、生物等領域具有廣闊的應用前景。本文采用三(2-苯基吡啶)合銥(Ir(ppy)3)催化體系,通過激光調(diào)控表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法在硅片表面獲得圖案化的聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯PEGMA聚合物刷,并采用橢圓偏光儀、X射線光電子能譜(XPS)、激光共聚焦顯微鏡(LSCM)和光學顯微鏡等方法表征了所得聚合物刷的厚度、表面化學組成、抗蛋白吸附性和圖案結(jié)構(gòu);研究了催化劑濃度、光照強度、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度對聚合物刷生長曲線的影響;探討了 Ir(ppy)3催化體系下激光調(diào)控表面自由基聚合過程,提出了自由基"遷移"終止動力學模型和初始線性終止動力學模型,并根據(jù)擬合結(jié)果討論了不同模型描述中Ir(ppy)3催化體系活化劑IrⅢ*與鈍化劑IrⅣ的比率以及鏈終止速率常數(shù)kt隨反應條件的變化趨勢。主要研究成果如下:(1)使用激光光源調(diào)控原子轉(zhuǎn)移自由基聚合制備PEGMA聚合物刷較采用LED光源大大提高了聚合物刷的制備效率。所得圖案化PEGMA聚合物刷在間隔50μm條紋圖案條件下邊界清晰,且具有較好的抗蛋白質(zhì)吸附性能。(2)采用橢圓偏光儀的方法就不同催化劑濃度、光照強度、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度等因素對聚合物刷生長曲線的影響展開研究。采用熒光光譜的方法探討了 Ir(ppy)3的穩(wěn)態(tài)淬滅過程,可以認為Ir(ppy)3催化體系活化劑IrⅢ*與鈍化劑IrⅣ的比率變化與時間無關。(3)根據(jù)Ir(ppy)3光催化體系的反應機理,推導了光調(diào)控SI-ATRP的反應動力學公式,并在表面聚合自由基"遷移"終止機理的基礎上提出了描述表面引發(fā)自由基聚合動力學過程的自由基"遷移"終止動力學模型和初始線性終止動力學模型。提出采用Ir(ppy)3催化體系活化劑IrⅢ*與鈍化劑IrⅣ的比率以及鏈終止速率常數(shù)kt作為衡量聚合反應動力學過程的評價指標。(4)根據(jù)自由基"遷移"終止動力學模型和初始線性終止動力學模型對不同催化劑濃度、光照強度、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度下的聚合物刷生長曲線進行了擬合分析。由于存在自由基"遷移"終止和活性增長兩種效應的競爭,自由基"遷移"終止動力學模型對聚合物刷生長曲線變化平穩(wěn)階段擬合程度較好,而初始線性終止動力學模型則能夠比較好地擬合生長曲線出現(xiàn)過渡區(qū)的情況。(5)通過α[與[IrⅢ*]/[IrⅣ]的線性關系間接描述催化劑體系的狀態(tài)。[IrⅢ*]/[IrⅣ]隨催化劑濃度、光照強度、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度的增加而增加。在自由基"遷移"終止動力學模型中,[IrⅢ*]/IrⅣ]與光照強度的指數(shù)函數(shù)[I]0a和引發(fā)劑接枝密度呈線性關系;而在初始線性終止動力學模型中,[IrⅢ*]/[IrⅣ]與光催化劑濃度的指數(shù)函數(shù)[C]0b、光照強度的指數(shù)函數(shù)[I]oc、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度呈線性關系。(6)通過kt表征SI-ATRP反應發(fā)生鏈終止反應的趨勢。光照強度、單體濃度和引發(fā)劑接枝密度對于kt影響均不是很大,kt隨著這些變量的增加略微降低,而催化劑濃度對kt則有著不同的影響。在自由基"遷移"終止動力學模型中,催化劑濃度的增加會降低kt的值,降低聚合反應發(fā)生鏈終止反應的趨勢,而初始線性終止動力學模型中情況則相反,催化劑濃度的增加會提高kt的值。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O631.5

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 馬軍;李海燕;王明;;刺激響應型聚合物刷的研究進展[J];高分子通報;2012年02期

2 ;蘭州化物所利用電化學法實現(xiàn)聚合物刷可控制備[J];潤滑與密封;2012年09期

3 周峰,牟宗剛,于波,王博,郝京誠,陳淼,劉維民;金表面聚合物刷及圖案化微結(jié)構(gòu)的制備[J];化學學報;2004年15期

4 彭慧;王娟;楊婷婷;嚴薇;程時遠;;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備聚合物刷[J];材料導報;2005年03期

5 金橋;徐建平;計劍;沈家驄;;由平面合成聚合物刷——表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合研究進展[J];高分子通報;2006年05期

6 魏強兵;蔡美榮;周峰;;表面接枝聚合物刷與仿生水潤滑研究進展[J];高分子學報;2012年10期

7 薛耀紅;趙義武;范靜濤;韓成;蔣振剛;楊華民;劉鴻;;二元聚合物刷體系相分離的計算機模擬[J];高等學�；瘜W學報;2013年01期

8 張琴;高娜;楊揚;宮永寬;王彥兵;張世平;史素青;;結(jié)構(gòu)可切換型聚合物刷的構(gòu)建及表面性能[J];高等學校化學學報;2013年05期

9 董小寧;張俊彥;卞鳳玲;;2，3，4，5，，6-五氟苯乙烯聚合物刷的制備和表征[J];蘭州大學學報(自然科學版);2008年06期

10 何素貞;;帶電聚合物刷的分子動力學模擬和研究[J];莆田學院學報;2009年05期

相關會議論文 前10條

1 劉洪來;;智能聚合物刷的溶劑響應特性[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題B：高分子理論、計算與模擬[C];2013年

2 趙江;汪威;王生勤;;溫度響應聚合物刷表面的單分子運動[A];2007年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

3 孟祥麟;萬靈書;徐志康;;糖基化聚合物刷長度的調(diào)控及其對凝集素的吸附研究[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

4 鄭子劍;;用聚合物刷構(gòu)建復雜三維表面結(jié)構(gòu)[A];中國化學會第28屆學術年會第15分會場摘要集[C];2012年

5 劉文東;李云峰;王鐵強;朱守俊;張俊虎;楊柏;;聚合物刷橢圓環(huán)陣列構(gòu)筑及其在蛋白質(zhì)圖案中的應用[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題F：功能高分子[C];2013年

6 陳學謙;許裕栗;韓霞;徐首紅;劉洪來;;混合聚合物刷的分相結(jié)構(gòu)和溶劑響應特性[A];中國化學會第十四屆膠體與界面化學會議論文摘要集-第2分會：溶液中的聚集與分子組裝[C];2013年

7 賈新雁;陳鳳婷;姜學松;劉睿;印杰;;表面光引發(fā)制備溫度敏感性N-異丙基丙烯酰胺聚合物刷[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

8 高超;;陰-陽型雜臂聚合物刷的簡易合成及自組裝[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

9 張治紅;梁燕;閆立軍;;通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合制備偶氮苯聚合物刷[A];2009年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

10 張艷紅;陳永明;;樹狀與線性聚合物交替接枝的聚合物刷的合成與表征[A];2005年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2005年

相關博士學位論文 前6條

1 何貴麗;聚合物刷的分子動力學模擬[D];廈門大學;2008年

2 賈新雁;光化學制備聚合物刷的研究[D];上海交通大學;2010年

3 吳東霞;具有不同拓撲結(jié)構(gòu)和功能的聚合物分子刷的合成[D];南開大學;2009年

4 劉鴻;高分子體系活性聚合反應的計算機模擬研究[D];吉林大學;2010年

5 劉玉華;有機發(fā)光材料和高分子活性聚合反應的多尺度模擬研究[D];吉林大學;2010年

6 劉祥;平面硅Si（111）-H表面共價偶聯(lián)的單分子膜和高分子刷的制備及其化學轉(zhuǎn)換用于固定生物分子[D];南京大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 姜霞;不銹鋼表面復合膜接枝聚合物刷穩(wěn)定性及防污性能研究[D];北京化工大學;2015年

2 黃小波;SI-RAFT法制備兩性離子聚合物刷表面的抗凝血性能研究[D];南京師范大學;2013年

3 金繼振;含二茂鐵的聚合物刷的制備及其催化性能[D];鄭州大學;2016年

4 郜s

本文編號：2339421