聚偏氟乙烯表面接枝聚合物刷及表面物理化学性质

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1、分类号UDC密级学位论文鐾鱼氩乙缢塞亘接撞鐾金塑星』巫塞亘塑堡丝堂壁厦GraftingPolymerBrushesfromPoly(vinylidenefluoride)SurfaceandPhysicochemicalProperties指导教师：监主塾攮直昌太堂堡堂瞳丝堂丕医竖匹煎援直昌盔堂丝刳：堂医申请学位级别：亟±专业名称：塑堡丝堂论文提交

2、二f期：2QQ鱼生§旦论文答辩日期：2QQ鱼生鱼目日学位授予单位和日期：直昌太堂．2QQ§生鱼目目答辩委员会主席评阅人摘要含氟聚合物(如聚偏氟乙烯)以其广泛的优良性能尤为受到人们的关注，它们的优良性质包括：化学稳定性、耐腐蚀性以及高

3、温稳定性等。聚偏氟乙烯(PVDF)作为一种功能性膜材料已在生物技术及生物医疗领域引起极大兴趣。但是由于PVDF的低表面能及低的亲水性使其在使用过程中易吸附蛋白质或血小板，使仪器易受到污染。所以对PVDF进行表面功能化，提高表面亲水性成为现在的研究热点之一。本文首先对PVDF表面进行化学处理，在表面获得羟基，通过2一溴代异丁酰溴与表面羟基反应，获得原子转移自由基聚合(ATRP)所需要的表面引发基团。然后利用表面引发原子转移自由基聚合(ATRP)方法从表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物刷和聚甲基丙烯酸甲基醚聚(乙二醇)酯(PPEGMA)聚合物刷。通过与苯乙烯的嵌段聚合表明表

4、面末端基团能够重新激活。使用衰减全反射傅立叶红外光谱(ATR—FTIR)和x一射线光电子能谱(XPS)表征修饰后PVDF薄膜表面的化学成分变化。利用凝胶渗透色谱(GPC)分析自由引发剂引发聚合的自由聚合物，结果表明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的分子量分布较窄(<1．35)。修饰后PVDF膜表面的接触角变化由静滴接触角测量仪(±2。)测得，表明接触角明显降低，膜表面亲水性提高。证实了化学处理获得表面引发基团，然后表面引发ATRP技术修饰PVDF膜的可行性和接枝动力学的可控性。为了提高接枝密度，制备梳型聚合物刷，本文对PVDF薄膜表面进行化学处理获得表面羟基，然后羟基功能化的薄膜与

5、2一溴异丁酰溴反应获得表面引发剂。表面引发三甲基硅保护的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA—TMS)原子转移自由基聚合，在聚偏氟乙烯表面获得三甲基硅保护的聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA—TMS)聚合物刷。动力学研究揭示PHEMA的接枝浓度随反应时间呈线性关系，表明表面链增长是可控或活性过程。2～溴异丁酰澳与三甲基硅氧基反应，在PHEMA聚合物刷侧链引入2一溴代酯组分。紧接着，表面引发甲基丙烯酸甲基醚聚(乙二醇)酯(PEGMA)原子转移自由基聚合制备梳型聚合物刷。使用ATR—FTIR和XPS表征修饰后PVDF表面，由原子力显微镜(AFM)观测修饰后PVDF薄膜表面形貌。结果显示，通过接枝

6、梳型聚合物刷，聚偏氟乙烯薄膜表面由憎水变成高度亲水。为了考查PVDF表面引发ATRP制备聚合物刷的可行性，采用仲氟原子直接引发亲水性功能单体聚甲基丙烯酸甲基醚聚(乙二醇)酯(PPEGMA)和聚甲基丙烯酸一2一(肛舻二甲基氨基)乙酯(PDMAEMA)分别制备聚合物刷。修饰后薄膜表面的化学组成及结构变化分别由XPS和ATR—FTIR表征，AFM和椭圆偏振测量仪分别检测修饰后薄膜表面形貌及膜厚的变化。通过反应动力学研究证实，PVDF薄膜直接引发表面原子转移自由基聚合是“可控／活性”过程，表面聚合物接枝浓度随反应时间延长呈线性增长趋势。为了验证末端基活性，我们分别以表面PPEGMA和P

7、DMAEMA聚合物刷作为大分子引发剂，分别引发苯乙烯(St)原子转移自由基聚合制备嵌段聚合物刷。表面接枝PPEGMA和PDMAEMA聚合物刷后，薄膜表面接触角明显降低。蛋白质吸附表明，接枝聚合物刷的PVDF薄膜表面抗污染能力得到提高。关键词：聚偏氟乙烯；原子转移自由基聚合：表面修饰；聚合物刷：亲水性；抗污染性能IIABSTRACTInrecentyears，poly(vinylidenefluoride)(PVDF)hasreceivedmuchattentionbecauseofitswell-knownphysicalandchemicalproperties，suchas

8、high—temperaturestability,excellentchemicalresistance，lowwatersorptionandlowdielectricconstant．andSOon．PVDFhasbeenwidelyusedforbiomedicalandotheradvancedtechnologicalapplications．Justliketheotherdiel．ectricpolymers，itscharacteristiclowsurfaceenergy