含有亲水性主链的两亲性高密度接枝聚合物的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hengheng5251984
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本文的主要工作是基于可逆-去活化自由基聚合的一系列含有亲水性主链的结构规整的高密度两亲性接枝共聚物的可控合成及溶液自组装行为研究。具体研究内容分为以下三个部分:第一部分,含有聚(N-乙烯基己内酰胺)侧链的两亲性高密度接枝聚合物前驱体的合成;第二部分,含有聚丙烯酸主链的全亲水性接枝聚合物的合成、环境刺激响应性及应用;第三部分,含有聚丙烯酸羟乙酯主链的高密度接枝聚合物的合成及自组装研究。  一、含有聚(N-乙烯基已内酰胺)侧链的两亲性高密度接枝聚合物前驱体的合成  制备了含有原子转移自由基聚合(ATRP)引发基团和潜在亲水官能团(叔丁氧羰基)的功能性丙烯酸酯单体,2-((2-溴代丙酰氧基)甲基)丙烯酸叔丁酯(tBBPMA)。利用可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合技术,对该单体进行了均聚,并在脱除了双硫酯端基后得到了分子量可控且分子量分布较窄(Mw/Mn=1.22)的大分子引发剂PtBBPMA。针对含酰胺结构单体的活性和催化体系中的平衡特点,我们以含氮四齿大环化合物Me6Cyclam为配体,PtBBPMA为大分子引发剂,创新性地实现了N-乙烯基己内酰胺的ATRP接枝过程。通过接枝聚合时间和投料比的控制,成功制备了一系列侧链长度不同、结构规整的高密度两亲性接枝共聚物聚丙烯酸叔丁酯-g-聚(N-乙烯基己内酰胺)(PtBA-g-PNVCL)。利用紫外透射率实验和动态光散射(DLS)证明了该类接枝聚合物的温度刺激响应性,并通过荧光探针法和透射电子显微镜(TEM)研究了PNVCL侧链长度对聚合物临界胶束浓度(cmc)和自组装形貌的影响。  二、含有聚丙烯酸主链的全亲水性接枝聚合物的合成、环境刺激响应性及应用  利用三氟乙酸选择性地将PtBA-g-PNVCL中疏水性的PtBA主链水解成亲水性的PAA主链后,得到了主链为聚丙烯酸、侧链为聚(N-乙烯基己内酰胺)的全亲水接枝共聚物PAA-g-PNVCL。在化学结构上,该聚合物含有具备pH响应性的羧酸基团和具备温度响应性的己内酰胺基团,因此,PAA-g-PNVCL兼具温度响应性和pH响应性。随着其主链从疏水性转变为亲水性,聚合物的LCST升高了5.5℃,提升到了人体温度附近。在人体生理温度下,PAA-g-PNVCL中的PNVCL侧链保持疏水状态。随着pH的变化,该聚合物的PAA主链可在亲/疏水两种状态下转变,从而具有pH响应性,对诱导药物在pH较低部位例如癌细胞处释放药物非常有利。我们在37℃的中性pH值的条件下,将疏水性药物奥硝唑载于PAA-g-PNVCL大复合胶束内部,当pH值降到5.5以下,48小时后,约60%的药物能够成功实现缓释。该聚合物的分子设计理念及其优异的环境刺激响应性能对开发可控药物缓释材料有极大的指导意义。  三、含有聚丙烯酸羟乙酯主链的两亲性高密度接枝聚合物的合成及自组装研究设计合成了含有ATRP引发基团和亲水官能团(-OH)的三官能化丙烯酸酯单体(2-氯丙酰氧基)甲基丙烯酸羟乙酯(HECPMA)。利用RAFT聚合技术,对该单体进行均聚或与丙烯酸羟乙酯(HEMA)共聚,并在脱除了双硫酯端基后得到了一系列ATRP引发基团密度不同(19.3%~100%)的大分子引发剂。随后,我们以引发基团密度为100%的PHECPMA均聚物主链为大分子引发剂,引发了苯乙烯和N-异丙基丙烯酰胺的ATRP接枝过程,制备了2种主链为亲水性聚丙烯酸羟乙酯、侧链为疏水性聚苯乙烯或者亲水性聚(N-异丙基丙烯酰胺)的高密度接枝聚合物聚丙烯酸羟乙酯-g-聚苯乙烯(PHEA-g-PS)和聚丙烯酸羟乙酯-g-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PHEA-g-PNIPAM)。利用荧光探针法、TEM和DLS研究了亲水疏水链段的比例和聚合物的浓度对PHEA-g-PS的临界胶束浓度、胶束形貌和胶束尺寸的影响;利用紫外和变温核磁研究了PHEA-g-PNIPAM的温度响应性能。
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