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层层自组装方法构建双网络增强自支撑多层膜的研究

付轲  
【摘要】:自支撑多层膜的力学性能一直是限制层层多层膜应用的主要问题。虽然可以通过基底剥离、构建快速增长层层组装多层膜、选择高性能组装组分等方法制得自支撑多层膜,但是这些方法同时存在很多问题,寻求制备自支撑超薄膜的新方法成为最近研究的热点。本论文以双网络结构水凝胶高力学性能为启示,采用层层静电组装及后期处理构建具有双网络内部结构的多层膜,探索通过对多层膜内部结构的调控为增强多层膜的力学性能、丰富多层膜功能化设计提供新方法。 1.小分子扩散构建双网络自支撑多层膜的研究-研究以pH增强型指数增长得到的(聚乙烯亚胺9.0/聚丙烯酸2.85)n(PEI9.o/PAA2.85)n聚电解质多层膜为模板,探索通过小分子组分的二次扩散与光引发交联构建双网络增强的自支撑多层膜。石英晶体微天平(QCM)研究不同最外层对单体、交联剂、引发剂扩散入多层膜的结果显示,聚乙烯亚胺(PEI)为最外层的多层膜更有利于负电荷分子扩散。将(PEI9.o/PAA2.85)i2-PEI]多层膜浸入带有丙烯酰胺为单体、2-氧代戊二酸为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的溶液后,经过光聚合交联与热交联后可形成自支撑膜。XPS数据显示多层膜的上下表面组分一致,证明双网络多层膜的形成,而不是只在多层膜表面形成一层水凝胶涂层。并且自支撑膜的杨氏模量为0.04MPa,最大应变为2.7%。这种方法在不改变多层膜厚度的情况下,提高了多层膜的韧性,制得了自支撑膜。 2.pH响应、光可逆交联双网络多层膜的研究-研究采用无规共聚合成了聚丙烯酸-无规共聚-甲基丙烯酸羟甲香豆素酯P(AA-r-CMA)。这种具有pH响应、光可逆交联基团的两亲共聚物分子在水溶液中极易形成胶束。未交联P(AA-r-CMA)仍可以与PEI在固液界面实现pH增强的指数增长,而采用光交联后制得的P(AA-r-CMA)胶束与PEI组装则得到线性增长的多层膜。未交联与交联P(AA-r-CMA)组装的多层膜分别对应于穿插、层状的内部结构。穿插内部结构的多层膜通过后期浸泡载药,交联可以促进药物释放;而层状内部结构的多层膜经过预先装载方法载药,解交联可以促进药物释放。除了可以实现多层膜的可逆光交联外,对应于不同内部结构的多层膜,光交联对药物释放呈现完全不同的行为,并且穿插内部结构交联形成的双网络结构多层膜经光交联和热交联后仍可以保持完整,增强了多层膜的力学性能。


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