基于环境稳定性的树形构筑单元对高分子刷形貌设计及其功能研究

Stimuli-stability of polymer brushes is very significance to practical pplications of functional device decorated with polymer brushes. owever, stematic theory and methods for stimuli-stability of polymer brushes appear deficiently. This project aims at connecting the stimuli-stability with the morphology of polymer brushes, and morphology controlled of polymer brushes with macromolecular conformations, therefore developing the characteristic morphology and controlled method for stimuli-stability of polymer brushes in some extent. For this purpose, dendritic-linear polymer will be saturated assembled on the surface of silica by electrostatic forces, and followed by covalenting to fix the assembly sites via UV irradiation. For the polymer brushes with stimuli-stability, some factors on the morphology, thickness and so on are researched, which includes the molecule weight of dendritic-linear, the concentration of assembly solution, solvent, temperature, and so on. Through the research of effect of dendritic units on the thickness of linear block at different environment, the work will discover the contribution of dendritic unit on the decorating of shape and stimuli-stability of polymer brushes, and clarify the connecting of conformation of dendritic-linear macromolecules with the morphology of polymer brushes. As a result, it will provide experimental data and reference to the design of stimuli-stability polymer brushes, and potential application for drug controlled release and magnetic diagnosis which needs the stimuli-stability of polymer brushes.

基底表面高分子刷的环境稳定性对高分子刷修饰的基底材料在实际应用时有重要的意义，然而高分子刷的环境稳定性缺乏系统的理论指导及控制方法。本研究将高分子刷的环境稳定性与形貌关联，形貌控制与构象关联，发展出可供参考的环境稳定高分子刷的形貌特征及控制方法。提出组装法将树状单元其以饱和排列方式组装于相反电荷的无机颗粒表面，再将组装体系用紫外光进行结合位点共价化；重点探讨树枝-线形聚合物分子量、组装聚合物溶液浓度、溶剂环境、温度等对于环境稳定高分子刷形貌、厚度等影响；力求通过不同环境下树状构筑单元对线形嵌段层厚度的影响揭示树状单元对于高分子刷形貌修饰和环境稳定性的贡献；阐明树枝-线形高分子链构象对高分子刷形貌稳定的关联。形成的研究结果为复杂工作环境下高分子刷环境稳定性的设计上提供实验数据和可参考的方法。

基底表面修饰层的环境稳定性具有重要意义。本项目对基底修饰方法、表面高分子刷构筑密度、形貌、规律等进行探索，通过数据建立了模型并进行实验数据拟合，在此基础上发展了生物质基材的研究及表面构筑树枝-线形高分子刷的效果研究。.（1）本项目在SiO2颗粒表面构筑了高组装量、高组装密度的树枝-线型高分子刷，形成的组装分体具有囊泡结构；树枝-线形聚合物的分子量为4200时，组装密度随分子量的增加而下降；定浓度和分子量条件下，颗粒尺寸随组装其上的树枝-线形聚合物的代数的增加而增加；经水处理后，表面水接触角的数值仅下降0.9°左右，即树枝状嵌段的引入赋予了自组装粉体/单层膜良好的耐环境性。.（2）根据组装粉体的质量损失和分子量经过计算建立了自组装参数模型，实现了对实验结果的合理计算和预测。研究表明，用于组装的树枝-线形聚合物分子量M(线形嵌段)<M0（线形嵌段），此时高度仅与M(线形嵌段)有关；用于组装的树枝-线形聚合物分子量M(线形嵌段)>M0（线形嵌段），此时高度与M(线形嵌段)和GD有关。研究表明，建立模型与实验数据具有较好的吻合性。.（3）本项目探索了SiO2和Si片的表面修饰技术，为在基底表面构筑高密度高分子刷奠定基础。采用多巴胺对Si片修饰可高密度的键合引发剂，表面聚合得到的聚合物刷密度高，其表面接触角可达100°，这为在基材表面高密度构筑树枝-线形高分子刷奠定了基础。.（4）本项目源于自组装的生物医药器件或药物的稳定性缺陷，故对被修饰的生物基材进行研究可更好的实现树枝-线形高分子刷的环境稳定性。本项目制备的螺旋藻/聚己内酯支架，螺旋藻可显著提高支架的孔隙率、亲水性、吸水能力和降解能力，且螺旋藻和聚己内酯之间存在共降解效应；制备的甘油塑化的螺旋藻-聚乙烯醇薄膜的力学性能与PVA为主体的薄膜力学性能相当，更远高于报道，三者之间存在可提高性能的氢键相互作用。当在其表面构筑树枝-线形高分子刷时，其浸水的溶解损失率从50%降至19%，并进一步降至6%，体现了极佳的树枝线形高分子刷修饰效果。