光聚合制备3D多孔聚合物膜及其应用研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyidan0908
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多孔聚合物膜在诸如生物材料、膜分离、特种涂料等方面有着广泛的应用。虽然已经发展出了诸多制备多孔聚合膜的方法,但是如何设计制备多孔聚合物的结构,以期适应多功能化的用途始终具有重要的意义。采用晶胶法制备的多孔聚合物膜可以是一种理想的用于组织工程学应用的材料。然而,用来固定聚合物多孔结构的交联剂有着不可忽视的毒性,限制了在临床上的应用。由此,我们提出了一种不使用有毒交联剂制备高度联通多孔聚合物膜的简便方法。利用低温固态光聚合法制备具有优良内部结构的多孔聚合物膜。本论文的研究主要包括三部分:即具备特定形态和几何形状膜材料的制备、表征及其应用。1.分别采用UV-LED光源和汞灯光源在-70℃条件下制备得到晶胶膜材料。随后采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、热失重分析(TGA)以及吸水性测试对制备膜材料进行了表征,探究了不同光源对聚合过程以及性能的影响。结果表明,使用UV-LED光源可以制备得到性能更为优良的膜材料。2.随后,使用了三种可用于生物医药领域的丙烯酸酯制备得到可用于组织工程的晶胶支架。我们分别使用扫面电子显微镜(SEM)以及吸水性测试对膜的形态、孔径以及吸水性进行了表征。同时,利用X射线光电子能谱(XPS)对聚合物膜的元素组成进行了分析,利用细胞毒性试验(MTT)对聚合物膜的生物毒性进行了测试。结果显示,相比于HEA/PEGDMA以及HEMA/PEGDMA聚合物膜,PEGDA聚合物膜显示出了优良的吸水能力以及更大尺寸多孔结构。除此之外,不论在聚合物膜内部还是表面均具有较好的Ca-P沉积速率。通过X射线衍射分析,证明了通过矿化后羟基磷灰石的结构的存在。细胞在此种材料表面具有良好的增长繁殖能力,其中以PEGDA为主的聚合物膜性能最为优异(细胞生长形态均一),以HEMA/PEGDA为组成的聚合物膜最差。通过数据分析,我们得出细胞的增值和粘附与材料孔洞直径比、形态、孔洞密度有直接的关系。3.我们以低温固态光聚合法制备的聚合物膜为模板制备了可用于油/水分离的硅基疏水性多孔膜。分别使用HEA/PEGDA(A),HEMA/PEGDA(B)以及PEGDA(C)作为模板,TOES作为多孔聚合物模板上的有机硅来源,通过化学气相沉积法(CVD)制备出了复合材料聚合物膜。通过在900 ℃条件下锻烧,制备出了Self-supporting型互联多孔无机物膜。利用扫描电子显微镜,X光微区分析,静态接触角、吸水性测试、孔隙率对材料的理化性质进行了表征。结果表明,聚合物及复合聚合物膜具有亲水性,而无机物膜具有疏水性。
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