pH和温度响应型高分子智能膜的制备、性能及应用研究

【摘要】高分子智能膜在物质分离、控制释放等领域有着非常广阔的应用前景,而目前研究主要集中在对极性膜材的智能化和已有膜材的表面智能化。所以深入研究非极性智能膜和自支撑智能膜的制备方法和响应机理,并将高分子智能膜理念应用于微胶囊的构筑,扩展其应用,具有十分重要的意义。本论文的主要研究内容和创新点如下：(1)采用原子转移自由基聚合(ATRP)率先以乙酸乙酯为溶剂制备了分子量分布窄、结构可控的两亲性嵌段共聚物聚丙烯酸正丁酯-b-聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)乙酯(PnBA-b-PDEAEMA).首次以PnBA-b-PDEAEMA为表面修饰剂,通过表面截留法构筑了pH响应型聚丙烯(PP)微滤膜。研究了修饰剂、溶剂和处理温度对微滤膜表面润湿性能和表面形貌的影响,结果表明最适宜的修饰条件是以20g/LPnBA49-b-PDEAEMA106四氢呋喃(THF)溶液为修饰剂,处理温度为40℃,在此条件下修饰后的微滤膜的接触角为26°。(2)通过ATRP法制备了分子量分布窄、结构可控的两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸(2-N，N-二乙胺基)乙酯(PS-b-PDEAEMA).采用非溶剂致相转化(NIPS)法,制备了新颖的自支撑pH响应型P(St)71-b-PDEAEMA31微孔膜和P(St)71-b-PDEAEMA82微孔膜。考察了凝胶浴的pH值、溶剂、挥发时间和聚合物组成对膜结构的影响。结果表明最合适的成膜条件是以25%THF/75%DMF的混合物为溶剂、铸膜液浓度为5wt%、挥发时间为20s、凝胶浴为pH2.0的蒸馏水。(3)采用ATRP法合成了具有pH响应性和/或温度响应性的接枝共聚物：乙基纤维素-g-聚甲基丙烯酸(2-N,N-二乙胺基)乙酯(EC-g-PDEAEMA).乙基纤维素-g-聚甲基丙烯酸(2-N,N-二甲胺基)乙酯(EC-g-PDMAEMA)和乙基纤维素-g-聚Ⅳ-异丙基丙烯酰胺(EC-g-PNIPPAm).首次采用NIPS法制备了基于以上三类聚合物的微孔膜。考察了溶剂、挥发时间和聚合物组成对膜结构的影响。提出了NIPS法制备EC基微孔膜时微孔形成的机理。制备pH响应型EC-g-PDEAEMA微孔膜最适宜的工艺条件是成膜材料为ECo.2-g-PDEAEMA32、溶剂为75%THF/25%DMF、铸膜液浓度为15wt%、挥发时间为1min。在溶剂为75%THF/25%DMF、铸膜液浓度为15wt%、挥发时间为1min下制备的EC0.2-g-PNIPPAm34微孔膜具有较好的温度响应性,开关温度在35℃附近。在溶剂为75%THF/25%DMF、铸膜液浓度为15wt%、挥发时间为30s下制备的EC0.1-g-PDMAEMA32微孔膜具有较好的pH和温度响应性。(4)率先将智能高分子膜的理念应用于艾蒿微胶囊的构筑。采用乳液溶剂挥发法,以艾蒿提取液为芯材,分别以EC-g-PDEAEMA、EC-g-PNIPPAm和EC-g-PDMAEMA为壁材制备了pH值或/和温度响应性微胶囊。确定了制备微胶囊最合适的工艺是以聚乙烯醇(PVA)为乳化剂,壁材浓度为2.5wt%,艾蒿提取液浓度为2wt%,核壳比为50:50。EC0.1-g-PNIPPAm20-艾蒿提取液微胶囊在20d时对大肠杆菌的抗菌率为92%,体现了优异的抗菌持效性,并且温敏微胶囊在37℃时体现了更好的抗菌效果。(5)通过ATRP法合成了具有温度响应性的壳聚糖(CS)接枝共聚物CS0.1-g-PNIPPAm22。首次采用成孔剂成孔法,以纳米Si02为成孔剂,制备出新颖的温敏CS基微孔膜。采用单凝聚法率先以CS0.1-g-PNIPPAm22为壁材实现了对艾蒿油的温敏微胶囊化。微胶囊在20d时对大肠杆菌的抗茵率为94%,体现了突出的抗菌持效性,微胶囊在37℃时具有更好的抗菌效果。
【作者】江萍；
【导师】李笃信；刘跃军；
【作者基本信息】中南大学，材料科学与工程，2014，博士
【关键词】高分子智能膜；智能微胶囊；pH响应性；温度响应性；聚丙烯微滤膜；聚苯乙烯；乙基纤维素；壳聚糖；

【参考文献】
[1]唐鹏.马克思主义实践的生态正义研究[D].西北大学,马克思主义中国化研究,2014,博士.
[2]吴乔.基于数据挖掘的煤炭企业成本管理系统的设计与实现[D].厦门大学,系统工程,2014,硕士.
[3]牟鹏飞.论国际法上民族自决权的适用范围与限制[D].复旦大学,法律,2012,硕士.
[4]记者周松华市委报道组孙云东通讯员张彩娜.慈溪石墨烯生产线投产[N].浙江日报,2013-12-21001.
[5]张天慧.韩国仁川女子商业高中汉语合作教学模式研究[D].吉林大学,汉语言国际教育,2014,硕士.
[6]周蕾.论小说《红楼梦》的电视剧改编[D].河北师范大学,文艺学,2012,硕士.
[7]张丹.整体上市企业绩效的实证研究[D].山东财经大学,会计学,2014,硕士.
[8]刘在洲.LD端面泵浦Nd：YAG激光器及固体激光位移传感技术研究[D].西安理工大学,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[9]李光.基于RT-LAB的同步电动机矢量控制系统研究[J].冶金自动化.
[10]雷宝坤.滇池流域施肥对作物产量、品质的影响及其环境风险[D].中国农业科学院,植物营养学,2004,硕士.
[11]吴景勤.市场竞风流——记核工业芜湖勘测公司[J].中国测绘.1996(02)
[12]倪茂光.富水砂层注浆试验研究[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2014,硕士.
[13]沈娅.论素描中的造型意识[D].南京艺术学院,2004,硕士.
[14]王洋.石油开采企业供应链系统风险管理方法研究与实践[D].天津大学,物流工程,2013,硕士.
[15]陈惟萌.英国现代主义文学中的陀思妥耶夫斯基影响[D].苏州大学,比较文学与世界文学,2014,硕士.
[16]刘兵.基于凸优化和核学习的人脸超分辨与识别[D].西安电子科技大学,模式识别与智能系统,2012,硕士.
[17]朱倩.通过企业核心价值观创造竞争优势[D].西北大学,企业管理,2013,硕士.
[18]张瑞平.产品责任法律制度研究[D].华东政法学院,法律,2004,硕士.
[19]李韶伟.多维项目反应理论的等值问题研究[D].西南大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[20]黄燕萍.金属钼酸盐的合成、结构及其荧光性能研究[D].哈尔滨工业大学,无机化学,2014,硕士.
[21]孙亮亮.《联合国国际合同使用电子通信公约》下贸易惯例问题研究[D].厦门大学,法律,2014,硕士.
[22]孙娈.论路遥的爱情观[D].青岛大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[23]王蕊.黑格尔悲剧理论下的琥珀悲剧命运分析[D].辽宁大学,英语语言文学,2012,硕士.
[24]阮淑洁.外源化学物质对番茄幼苗抗冷性的影响[D].安徽农业大学,蔬菜学,2011,硕士.
[25]袁幸军.唯物史观视域下邓小平科技观初探[D].华侨大学,哲学,2014,硕士.
[26]李双,王成忠,唐晓璇,王晓华,周晓.超高压技术在食品工业中的应用研究进展[J].齐鲁工业大学学报(自然科学版),2015,01:15-18.
[27]刘晓蕾.BOT项目融资的财务风险问题研究[D].中国地质大学（北京）,会计学,2014,硕士.
[28]陈林林,李俊源,姜献峰,杨德伟,饶聪超.基于连续视频的HDPE发泡材料蠕变性能试验方法研究[J].轻工机械,2012,06:82-85.
[29]郭春伟.120T牵引式框架车电液关键技术研究与工程实践[D].燕山大学,流体传动与控制,2014,硕士.
[30]田亮.校本资源建设及教学系统设计[D].天津大学,软件工程,2013,硕士.
[31]吴波.纳米材料电致发光瓦斯气体传感器研究[D].西安科技大学,矿业工程,2013,硕士.
[32]李斯哲.基于石墨烯修饰电极的微生物燃料电池产电性能与机理[D].华南理工大学,2012.
[33]杨菁.网络舆情管理创新研究[D].宁波大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[34]刘永胜.完善我国集体劳动争议处理机制的研究[D].苏州大学,经济法学,2012,硕士.
[35]张文联.明德中学的校园文化研究（1903-1951）[D].湖南师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[36]金晨光.基于混沌遗传算法的桥式起重机主梁优化设计研究[D].中北大学,机械工程,2014,硕士.
[37]闻竹,刘龙,黄硕,徐小琳.媒介黄脱色微生物的筛选及其降解途径初探[J].石河子大学学报(自然科学版),2015,01:33-37.
[38]李世雄.上海轨道交通线网的换乘[J].城市轨道交通研究.2004(03)
[39]杨玲玲,章云,陈贞丰.基于输出反馈的双线性控制系统[J].控制与决策,2011,10:1549-1552+1561.
[40]李建发.音乐电台DJ微博影响力研究[D].河北大学,新闻与传播,2014,硕士.
[41]洪华兴.骶髂关节螺钉固定的钉道参数应用解剖学研究[D].浙江大学,2004.
[42]韩国新.入世后国有企业产业重组问题研究[D].中国社会科学院研究生院,产业经济学,2003,硕士.
[43]孙祥龙.基于中断风险的供应链系统鲁棒控制及优化[D].武汉纺织大学,机械工程与自动化,2014,硕士.
[44]刘世前,王远钢,郭治.不确定线性周期系统的满意滤波(英文)[J].自动化学报,2004,03:345-350.
[45]李聪林.丽香线万拉木特大桥设计与抗震计算分析[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[46]钏丹旭.基于云南省城镇化空间差异的低丘缓坡山地开发研究[D].云南财经大学,土地资源管理,2014,硕士.
[47]本报记者杨萌.江海股份证券代表“信口开河”惹祸股价被炒后着急澄清[N].证券日报,2013-03-07C03.
[48]李贵军.载药再生柞蚕丝素蛋白的研究[D].苏州大学,纺织工程（专业学位）,2013,硕士.
[49]柳晨静.基于可拓工程法的冀中南区域旅游一体化研究[D].燕山大学,旅游管理,2013,硕士.
[50]张龙.基于农户的智能配肥控制系统研究与实现[D].华中农业大学,资源环境信息工程,2014,硕士.