《沉澱聚合高收率製備單分散聚脲微球及其功能化》是依託濟南大學，由姜緒寶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：沉澱聚合高收率製備單分散聚脲微球及其功能化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜緒寶
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
沉澱聚合製備聚合物單分散微球無需表面活性劑或穩定劑，所得微球因表面潔淨而獲得廣泛套用。但該方法中單體用量一般不超過5%，微球產率及單體轉化率也較低(＜70%)。同時使用沉澱聚合製備表面帶胺基微球的報導較少，僅有研究中或單體用量低或步驟繁瑣，耗時較長。本課題僅使用異佛爾酮二異氰酸酯一種單體，利用其與水的反應在靜置不攪拌條件下通過沉澱聚合製備單分散聚脲微球。通過改變聚合條件實現微球高收率。本課題無需進行任何表面改性一步到位即可獲得胺基化微球。該方法過程簡單，原料單一，單體可完全轉化，微球收率高，耗時短，成本低，經濟實用，有助於推動單分散微球的規模化生產。完全不同於以往的自由基沉澱聚合，本課題基於逐步聚合機理獲得聚合物單分散微球，通過對微球形成與增長機理的探討，豐富沉澱聚合的理論。此外，將利用微球表面的豐富胺基進行生物酶固定，並對其套用進行研究。本課題既有很好的學術意義，也有重要的套用價值。
結題摘要
聚合物單分散微球在色譜分析和酶固定等領域有重要的套用價值，已成為高分子科學的一個重要研究內容。沉澱聚合製備聚合物單分散微球時不需表面活性劑或穩定劑，所得微球因表面潔淨而備受關注。在本課題立項之前沉澱聚合的相關研究都是基於自由基聚合機理，存在著單體用量低(＜5.0%)和聚合時間長(12~24 h)等問題，嚴重製約了聚合物單分散微球的生產及相關套用和發展。本課題以二異氰酸酯化合物為單體，使用丙酮等與水組成的混合溶劑為反應介質，在靜置不攪拌條件下通過沉澱聚合高收率製備了單分散聚脲微球，對所得微球進行了表征並總結了微球的形成和增長機理，對微球在酶固定領域的套用進行了探討。 為實現微球高收率，變化了反應溫度、溶劑及單體種類等條件進行實驗。結果表明，以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為單體時製得了單分散微球，而使用甲苯二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯製得了聚脲多孔材料。以水和二甲基甲醯胺(DMF)及水和丙酮為溶劑製備單分散微球時IPDI的裝載量最高分別為6.0%和11.0%，而使用水和乙腈為溶劑時IPDI用量最高達到了23.0%，微球產率為95.1%，製備單分散微球的效率顯著提高，有利於實現其規模化生產。反應溫度及水和單體的用量對聚合反應速率影響顯著。聚合過程中初級微球的形成較慢，而微球的增長速度相對較快且在增長過程中微球的數目恆定，未發生聚並。所得聚脲微球具有較高的耐熱性且表面富含胺基。由於氫鍵或交聯作用，聚脲微球難溶於大部分的有機溶劑中。首次通過高分辨魔角旋轉核磁對聚脲固體進行了表征並獲得了高質量的核磁譜圖，結果表明本課題所得線性及交聯聚脲中都不存在縮二脲結構。使用戊二醛對微球進行改性並以改性微球為載體對漆酶進行了固定化，探討了最佳的酶固定條件。固定化後漆酶的耐熱性、pH穩定性及儲存穩定性顯著提高。固定酶對雷瑪唑亮藍染料有較好的降解效果和重複使用性，重複利用7次後脫色率仍保持首次的65%。本課題既具有重要的學術價值，也具有重要的套用前景。
