异氰酸醋官能化乙丙共聚物的制备及其与尼龙6共混体系的研究

本工作合成了一种含异氰酸酷功能基团的不饱和单体，（3-异氰酸酯基-4-甲基）苯氨基甲酸-2-丙烯配（TAI）。以过氧化二异丙苯（OCP）为引发剂，该单体被用于乙烯丙烯共聚物（EPM）的自由基溶液接枝官能化。纯化后的接枝产物（EPM-g-TAI）的傅立叶变换红外光谱中存在2273cm-l异氰酸酷基团（-NCO），表明异氰酸醋单体已经接枝到乙丙共聚物上。接枝率采用化学滴定和红外光谱的方法确定。与EPM相比，EPM-g-TAl的分子量分布（MMO）变窄。采用旋转流变仪测定了EPM-g-TAl的流变行为。EPM-g-TAl的表观粘度高于EPM且随接枝率的增加而增加。采用接触角测定的表面分析表明，对于给定的的极性测定液体接枝产物的接触角随接枝率的增加而增大；我们同时得到接枝产物的表面自由能（75）以及表面自由能的色散分量（γs）和表面自由能的极性分量（γsρ），这些参数随接枝率提高而增大的趋势使我们可以定量估计接枝反应对改善极性的贡献。本工作研究了（3一异氰酸酯基-4-甲基）苯氨基甲酸-2-丙烯醋（TAl）官能化乙烯丙烯共聚物（EPM-g-TAI）与尼龙6（PA6）的反应共混。傅立叶变换红外光谱表明，由于EPM-g-TAl中的异氰酸醋基（-NCO）与尼龙6中的端胺基（-NH2）之间的化学反应：EPM-g-TAI／PA6谱图中3299cm-1处的阵日伸缩振动峰变窄变高，1640cm-1处阵日变形振动峰和1547cm-1处阵日弯曲振动峰变强。同时研究了共混体系的热性能、流变性能、机械性能和形态特征。OSC结果表明，在相同的共混组成下，EPM-g-TAI／PA6共混体系中尼龙6的结晶烩（△Hc）到氏于EPM／PA6共混体系中的尼龙6，这种差别随着共混物中乙烯丙烯共聚物含量的增加而增大，说明反应共混体系中尼龙6的结晶受到一定的限制；EPM-g-TAI／PA6共混体系的复数粘度和贮能模量高于相应的EPM／PA6共混体系；与相同组成的EPM／PA6相比，EPM-g-TAI／PA6中分散相的粒子尺寸更小，粒子分布更均匀，界面粘合更强；反应共混后的机械性能如拉伸强度、杨氏模量，弯曲强度和模量、缺口及非缺口冲击强度均随着接枝率的提高而增加。

可生物降解的两亲性嵌段共聚物的自聚集行为研究

可生物降解的两亲性嵌段共聚物PLA-PEG飞所制备的胶束或纳术粒子，作为潜在的药物控制释放体系弓！起人们广泛的兴趣。，方们授有寿比山于PEG链的空间位阴．效应可以避免单核噬菌体的吞噬，、并且可以通过控制可降解部分的降解行为实现药物的持续释放，使在微载体内所包载的药物分子持续释放出来。尽管高聚物的胶束和纳米粒子作为药物的胶体载体已作厂泛研究，但是对其本身物理化学性质与应用之间的联系研究甚少。因此本文对一系列PLLA和PEG两嵌段和三嵌段共聚物的自聚集行为进行了细致研究，得到了以卜结论：1．以花为"模型药物"，通过荧光探针技术对一系列两亲性共聚物在水呀招夜和NaCI溶液种的胶束化行为进行了研究。这些共聚物是由一种新型氨钙催化利，以人分J，的聚乙二醇（PEG）为引发剂，引发丙交酷开环聚合得到，，其中囚定长度阴 PEG段分剐为44，104和113环氧乙烷早兀，PLLA的长没在15-280乳酸中元之间。由于氨钙准活性的特点，这些共聚物的分散度较低，均在1.1-1.3之间。其临界胶束浓度cmc发现随PLLA的含量增加I荆氏。具有同一PEG长度的两嵌段和三嵌段共聚物cmc值的截然差别为它们胶束的构型不同提供了证据。同时也发现了NaCI的加入对丫EG段和争LLA段较短洪聚物的cmc的降低有明掀笋作用，而对具有较长PEG段或较长PLLA段的共聚物的cmc基本上没有什么影响。2．通过荧光探余十技术测定花在这一系列共聚物胶束溶液锄勺配分系数在0.2*10~5至1.9*10~5之间，对于同-PEG段的共聚物，花在其胶柬相中的配分系数随PLLA的含量的增加而增加。另外发现NaCl的加入能够促进花在胶束相中的配分。3．通过透射电子显微镜研究了两嵌段共聚物水溶液胶束的形貌，发现胶束的粒径和分散度均随PLLA段的增加而增加：通过原子力显微镜研究"这些纳米粒子退火前后的形貌变化，发现退火后纳米粒子重新自聚集为类似于神经网络红脚乏的"纳米条带"结构，其中心为类似"神经元"的团簇结构，而周困为支化的车由突"分支结构，这与文献上提到的只有三嵌段共聚物能够形成支化的"纳米条带"结构截然不同，其自聚集机理在进，步研究之中。4．以亲水性的荧光素为荧光探针研究了两嵌段共聚物在甲苯中的胶束化行为，发现其clnc值随PLLA段的含量增加而降低，相对于PEG段，PLLA段在其胶宋化过程中起主要作用。通过1HNMR证明两嵌段共聚物在甲苯中的胶束具伯以PLLA段为"核"、PEG段为"壳"的"核-壳"结构，这种胶柬化行为通过溶解度参数的差异进行了解释。5.通过原子力显微镜发现，当这些胶束滴加在云母表面上经过热处理后，这些胶束重新自聚集成为规则的具有平缓隆起的纳米结构，这与由水中得到的胶柬热处理后的形貌截然不同，并对此进行了进一步解释。由XPS分析认为主要是PEG段覆盖在PLLA段表面。

不同配体稀土催化剂下二氧化碳/环氧化物共聚物的合成与性能研究

本论文选用不同取代基及取代位置的芳香梭酸类和磺酸类稀土配合物、烷基锌、甘油组成的三元催化体系，用于二氧化碳与环氧化合物的二元和三元共聚合反应。探讨了稀土三元催化剂的不同配体对聚合产物的收率和聚合物结构的影响，进一步明晰了稀土催化体系与聚合物结构和性能之间的关系。本论文的创新点和主要结果如下：1．在三元催化体系中引入稀土络合物，提高了活性中心（Zn-O-）中的锌内层电子结合能Zn（2p_(3/2)），结合催化剂的紫外可见光谱的红移效应，证明三元 催化体系中已形成了缺电性（氧化态）较强的活性中心，从而提高了CO_2和环 氧化物单体的配位插入反应速率，使聚合产物的收率比二元催化体系提高30％以上；2．芳香环上取代基的性质和取代位置是影响聚合产物收率和分子量分布的重要因素。在芳环上引入推电子基团的甲基或轻基，催化活性表现出相同的变化规律：对位＜邻位＜间位；若引入硝基类吸电子基团，催化活性的规律如下：邻位＜间位＜对位。邻位和对位取代的稀土三元催化体系更容易导致链转移反应的发生，导致聚合物的分子量分布变宽；3．二氧化碳一环氧丙烷共聚物中尾一尾，头一尾和头一头结构的存在表明在聚合反应的过程中，α断裂和β断裂相伴发生。稀土三元催化体系对环氧丙烷的开环断裂方式具有一定的选择性，共聚物中头一尾结构的含量高于68mol％。配体的选择和催化剂的组成能够在一定的范围内改变共聚物的规整性。共聚物链段的规整性是影响其玻璃化转变温度的重要因素，聚合物规整性的提高可引起其玻璃化温度的提高；4．稀土三元催化体系能够高效催化二氧化碳一环氧丙烷一氧化环己烯的三元共聚反应。单体的组成影响着二氧化碳共聚物树脂的化学组成和微结构的变化，CHO的引入提高了聚合产物的热稳定性；5．聚丙撑碳酸酷与聚环己撑碳酸醋是不相容的体系，直接在聚丙撑碳酸酯中加入聚环己撑碳酸酯不能改善其热稳定性。

星形和多嵌生物降解聚合物

本论文针对聚ε-己内酯（PCL）为代表的可生物降解脂肪族聚酷亲水性差等缺点，通过共聚反应，在聚酷中引入了亲水性的聚环氧乙烷链段（PEO），制备了具有四臂星形结构的聚己内酯一聚环氧乙烷两亲性共聚物。通过氨基酸N-拨酸配开环反应制备了含有聚氨基酸链段的两亲性三嵌段共聚物，该结构共聚物与脂肪族聚酷均聚物相比具有更好的组织相容性。本论文的创新性和主要研究结果如下：1．通过采用以二乙基锌为催化剂，季戊四醇为引发剂的引发体系，合成了具有端轻基结构的四臂星形聚ε-己内酯。聚合产物的分子量可以通过改变单体与引发剂之比进行有效的控制。通过GPC、IR、NMR等测试手段证实聚合物分子链具有星形结构。2．以四臂星形聚ε-己内酯为大分子引发剂、二乙基锌为催化剂，通过引发环氧乙烷的开环反应制备了具有星形结构的嵌段共聚物。根据各种测试分析的实验结果确定了共聚物的链结构。3．DSC和WAXD的分析表明，星形嵌段共聚物由于核心部分为PCL，其结晶能力受到了处于外部的PEO链段的限制。当PEO足够长时，将观察不到PCL段的结晶。4．运用蔡钾和乙睛为活性聚合引发体系，通过分步加入环氧乙烷和ε-己内酯两种 单体的方法合成了带有睛端基的两亲性嵌段共聚物。5．采用把／碳和Raney-Nickel混合催化体系，成功地将端睛基PCL-PEO加氢还原为端氨基共聚物。6．以端氨基PCL-PEO为大分子引发剂引发γ-苄基-L-谷氨酸NCA开环聚合制备了带有聚氨基酸醋链段的两亲性共聚物。

可生物降解电纺丝超细纤维

电纺丝技术是一种用来制备超细纤维的方法，成本低廉、简单易行。近十年来，电纺丝技术在理论研究和实验参数研究等方面都取得了不小的进展。由电纺丝技术制备的超细纤维直径至少比传统的纺丝工艺低1-3个数量级，因此，在增强复合材料、过滤系统、防护衣、光学和电学器件及生物医药等方面都显示出巨大的应用潜力。尤其是在生物医药领域，电纺丝超细纤维可广泛用作组织工程支架、药物传输与控制释放的载体及创伤敷料等，这也是国际上的一个研究热点。但由于电纺丝过程的复杂性和实验参数的多样性，制备直径分布范围窄的纤维一直是电纺丝的难点之一，另外，以电纺丝超细纤维作为药物传输与释放的载体也是近两年才刚刚发展起来的，还不十分成熟，经常会存在药物的突释现象。针对以上问题，本论文以可生物降解高分子材料PLA、PLGA（80／20）和PCL进行电纺丝，系统地研究了溶剂体系、表面活性剂、鲜溶液流速、喷丝口直径及环境温度与空气流动速度等因素对电纺丝过程及纤维形貌和直径分布的影响，同时对电纺丝纤维的性质进行了分析。在此基础上，我们研究了PLLA和PCL电纺丝超细纤綷的酶降解行为，并实现了PLLA纤维对抗癌药紫杉醇和1. 以氯仿、氯仿/丙酮、1、2-二氯乙烷及氯仿/1,2-氯乙烷为溶剂体系，制备了PLA、PCL和PLGA（80／20）的电纺丝超细纤维。当氯仿与丙酮的体积比为1：1时为最佳溶剂体系，电纺丝过程和纤维形貌都得到较大的改善。阳离子表面活性剂节基三乙基氯化按（TBBAC）和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的加入也可以显著改善电纺丝过程和纤维的直径分布，而非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO10）的改善程度较小。压力较大或喷丝口直径较粗时，则会由于溶液流量的增大而造成纤维的粘连。空气流速较大时，则纤维会由于空气的对流速度加快而发生缠绕和卷曲。2．PLLA、PCL和PLGA（80／20）超细纤维毡的孔隙率都较大，分别达到89％、68％和80％，因此，PLLA和PCL纤维的力学性能都远远低于膜。3．电纺丝过程会使纤维中的高分子链产生一定的排列和高度的取向，但由于纤维的固化速度很快，高分子链来不及进行规整排列而形成结晶，因此，DSC和WXAD的结果都显示，PCL纤维毡的结晶度要比相应的膜低。对于PLLA纤维毡来说，由于Tg在室温以上，在进行DSC测试的升温过程中，会由于分子链的运动而使结晶度升高。4．蛋白酶K在Tris-HCL缓冲液中略显正电性，因而阴离子表面活性剂对蛋白酶K会有一定的吸附作用，而阳离子表面活性剂对蛋白酶K在纤维表面的吸附则有一定的阻碍作用，因此，含有5wt％SDS的PLLA纤维的酶降解速率比含有swt％TEBAC的PLLA纤维稍快。虽然纤维中PLLA的分子链可能高度取向，但在整个降解过程中，PLLA纤维样品都处在非晶状态，没有明显的结晶行为。5．与PLLA纤维的降解情况恰好相反，由于脂肪酶PS在磷酸盐缓冲液（PBS）缓冲液中显示较强的负电性，因而阳离子表面活性剂TEBAC会对脂肪酶PS有吸附作用，从而含有5wt％TEBAC的PCL纤维降解速度较快，而阴离子表面活性剂SDS会对脂肪酶PS在纤维表面的吸附有阻碍作用，因此，降解反应在含有5wt％SDS的PCL纤维中几乎不能发生。DSC和WAXD的结果均显示，在降解过程中，含有5wt％TEBAC的PCL纤维的结晶度明显升高。这有两个可能原因：一是脂肪酶PS对PCL纤维的降解是优先发生在无定形区：二是因为降解实验是在37℃的条件下进行的，该温度在PCL的Tg之上和TC温度附近，因而，具有高度排列和取向的PCL纤维就会由于分子链的运动而产生结晶，造成结晶度的提局。6，在电纺丝溶液中加入利福平、紫杉醇和阿霉素等药物，同样会改善电纺丝过程，使纤维直径降低，分布变窄。7．SEM照片和药物控制释放实验均显示，药物模型利福平或抗癌药紫杉醇完全被包埋在PLLA纤维内部，同时，利福平一PLLA纤维和紫杉醇－PLLA纤维在含蛋白酶K的Tris-HCl缓冲液中的释放遵循零级动力学，完全没有突释现象。PLLA纤维的降解速度是药物释放的主导因素。这是在国际范围内首次取得这样的结果，从而使电纺丝超细纤维药物剂型的发展取得了本质上的进步。8．药物在溶剂体系中的溶解性及与高分子材料的相容性是影响药物能否被纤维成功包埋的直接因素，一般脂溶性药物易于被脂溶性的高分子纤维包埋。因此，水溶性的盐酸阿霉素难于被包埋在脂溶性的PLLA纤维内部，在纤维外面和表面存在大量盐酸阿霉素的颗粒。相应地，其药物释放行为存在明显的突释现象，这主要是由纤维外面和表面的盐酸阿霉素的溶解、扩散造成的。而经去盐酸化的阿霉素的脂溶性较好，因此，在PLLA纤维中的包埋及释放行为均得到明显的改善，可实现阿霉素的恒速释放，无突释行为。9．SEM照片显示，药物模型利福平被完全包埋在PLGA（80／20）纤维内部，利福平-PLGA（80／20）纤维在PBS中的释放速率是随着纤维中利福平含量的增加而增加的，利福平的含量越大，其释放速率越快。在释放前期，利福平的扩散起主导作用，而在释放后期，其释放行为则是利福平扩散和PLGA（80／20）降解的双重作用结果。适当增加利福平在纤维中的含量（30wt％），则可以获得恒速的释放行为。10．PBS中TEBAC或SDS浓度的增加会在一定程度上使利福平-PLGA（80／20）纤维的释放速率加快，这主要是由于表面活性剂会降低PBS的表面张力，增加水对PLGA（80／20）纤维的浸润能力，从而加快了利福平的扩散速度。

可生物降解聚合物药物载体及其制备技术

药物释放体系因其具有提高药物的疗效，降低药物的毒副作用，减少药物的服用次数，拓宽给药途径等特点，而成为近几年来人们研究的热点。生物可降解高分子，由于它们在体内可以降解，降解产物可以被机体吸收或代谢，不存在积累在体内的危险，因此成为药物释放体系的载体的首选材料。特别是脂肪族聚酷类高分子，在与聚乙二醇形成嵌段共聚物后，不仅具有生物可降解性，而月＿大大地改善了材料与人体的生物相容性，作为药物载体材料时，延长了药物在体内的循环时间，降低了免疫响应性，引起了人们的极大兴趣。因此本论文主要是以MPEG-PLA两嵌段聚合物为药物的载体材料，详细研究了高分子量的MPEG-PLA两嵌段聚合物对紫杉醇的包裹，研究了MPEG-PLA和PLGA聚合物合金对胰岛素固体粉末的包裹，以及低分子量的MPEG-PLA的紫杉醇前药的合成、表征和由它制备而成的胶束的一些性质，取得了一些有意义的结果：1、采用改进的O／W乳液法，用高分子量的MPEG-PLA嵌段共聚物实现了对紫杉醇的纳米化包裹，并证实了聚合物的分子量对所制备的纳米微球的粒径的影响：分子量越大，粒径越大。同时发现了微球粒径越小，药物的包裹量越低。2、用扫描电镜（SEM）、光电子能谱（XPS）、差热分析（DSC）对纳米微球进行了分析和测定，结果表明，微球的尺寸在30Om-800nm范围，紫杉醇在纳米微球的表面几乎不存在，而是以无定形的状态分布在纳米微球中。3、对纳米微球中紫杉醇体外释放行为进行了侧定。它们显现出了明显的双相行为，即在初期释放速度很快，随后的释放速度变慢。同时，研究了MPEG-PLA的分子量对释放行为的影响：聚合物分子量越大，紫杉醇释放的速度就越慢。4、用固体粉末法和双乳液法对胰岛素进行了包裹，其中固体粉末法采用的是PLGA和MPEG-PLA两聚合物的混合溶液对纳米胰岛素颗粒进行了包裹，包裹率分析表明：固体粉末法对药物的包裹率高于双乳液法。所得的微球都是很好的球形，其尺寸在1-3um左右，它的剖面是核壳结构，胰岛素以晶粒的形式被包裹在微球中间。5、对固体粉末法和双乳液法制备的微球的体外释放行为进行了对比，发现由两种聚合物合金制备的微球的暴释现象得到了缓解，同时发现两种聚合物的配比不一样，其暴释缓解的程度不一样。6、以辛酸亚锡为催化剂成功地合成了低分子量的MPEG-PLA两嵌段聚合物。二经基乙酸配与过量的叔丁醇在DMAP存在下反应，成功制得了二轻基乙酸单叔丁酷。MPEG-PLA的端经基与二经基乙酸单叔丁酷在DCC参与下脱水酷化再将叔丁基去保护，便得到端梭基的MPEG-PLA。7、端基为梭基的MPEG-PLA与紫杉醇的2’-羟基或7-轻基进行了酷化反应，制备出MPEG-PLA-紫杉醇前药。8、制备了四种低分子量的MPEG-PLA-紫杉醇前药，用1H NMR和GPC进行了表征分析。紫杉醇前药中紫杉醇的含量最高可达到20％，依赖于MPEG-PLA中PLA段的长度。9、用荧光探针法考察了MPEG-PLA两嵌段聚合物和MPEG-PLA-紫杉醇前药的胶束化行为，发现前药总比相对应的两嵌段聚合物有更低的临界胶束浓度（CMC）。用透射电镜观察了胶束的形貌和尺寸大小，以及接药前后胶束尺寸的变化。发现都是很好的球状胶束，MPEG-PLA两嵌段聚合物和MPEG-PLA-紫杉醇前药胶束的平均粒径分别为25±3nm和33士Znm，说明聚合物在接药后，随着疏水部分分子量的增加，所形成的胶束粒径也增大。

溶剂诱导嵌段共聚物薄膜的微观相分离

通过研究发现薄膜厚度、溶剂对不同链段的选择性以及溶剂蒸汽处理时间对嵌段共聚物薄膜表面形态的演变有重要影响。对于对称双嵌段共聚物（PS-b-PMMA）薄膜在薄膜厚度小于0.5L_o时，在PMMA的选择性溶剂中处理不同时间时，除了得到垂直的lamellae形态外，还得到了有序纳米孔洞以及有序纳米孔洞和片层共存的新形态。同时其表面组成发生了变化，由最初PS位于表面层而转变为PMMA位于表面层。更进一步，得到的纳米结构图案化的薄膜具有环境敏感性。当将其置于对PS嵌段具有选择性的溶剂蒸汽中时，表面形貌发生了反转。另外研究发现，二元双嵌段共聚物共混体系，即小分子量的PS-b-PMMA和大分子量的PS-b-PMA共混，在硅基底上发生自组装形成具有有序孔洞结构的薄膜。这种结构完全不同于某一组分单独存在时所形成的微相结构。根本原因在于PMA和PMMA嵌段化学结构上的相似性，使PMMA链部分嵌入能量上优先吸附于极性基底的PMA嵌段中，形成了两种分子中的PS相容在一起构成的连续相围绕着塌陷的PMMA相的形态。

可生物降解脂肪族聚酯的反应接枝与相形态

聚（β-轻基丁酸醋-co-β-经基戊酸酷）（PHBV）是一种生物降解脂肪族聚酷，其结晶成核密度低，结晶速度比较慢且易生成大尺寸的球晶。以球晶中心向外扩展形成许多圆环状的开裂以及沿球晶生长方向形成许多劈裂，从而导致了PHBV呈脆性断裂。只要能有效地降低其结晶度，减小球晶尺寸，就可以达到增韧的目的。通过PHBV与二氧化碳一环氧丙烷共聚物（PPC）反应接枝来调控PHBV的结构和相形态，具有实际的理论意义和应用前景。开展了PPC的封端和与PHBv的接枝反应。首次提出了甲基丙烯酸缩水甘油醋（GMA）与PHBV及PPC与PHBV－GMA的接枝反应机理。确信PHBV接枝GMA的接枝点发生在PHBV骨架上的季碳原子上，反应过程中没有交联反应和降解反应的发生。发现PHBv-g-Gh1A共聚物上环氧基能与封端的PPc上的梭基熔融反应原位生成了PHBv-g-PPC共聚物。在机械共混物中两大分子之间的接枝和醋交换反应几乎不发生。GMA的引入阻止了PHBV的降解行为，从而改善了PHBV的加工性能。成功地调控了PHBVPC结构及相形态。证实了PHBV与PPC在反应共混过程中的接枝反应。加入PPC阻碍了PHBV的结晶，这在反应体系中更加明显。通过控制反应条件和反应物的组成，可以使非反应共混物中PHBV球晶变得不规则，发生扭曲变形，球晶尺寸降低；而在反应共混物中，可以使其球晶已很难辨认。SEM结果表明在PHBV用PC（30／70）和PHBV用PC（70／30）共混物中发生了相转变。尤其在反应共混物中淬断面表现为塑性。力学性能随共混组成而发生较大幅度的改变。发现通过改变组成及对反应共混相结构的控制，PHBV共混物的断裂伸长率可变化1一2个数量级，从而实现了制得一系列从脆性断裂塑料到高韧性弹性体的高分子材料。研究了反应接枝共混体系的熔融、结晶行为、等温和非等温结晶动力学。发现加入的GMA对PHBV有成核作用。引入的PPC阻碍了PHBV的结晶，降低PHBV的结晶度，球晶径向生长速率，平衡熔点和结晶能力。结晶速率与冷却速率有较大的依赖性。修正的Avrami方程能很好地描述PHBv和PHBv爪PC共混物非等温结晶过程。对动态力学性能的分析发现，反应共混物相比于非反应共混物聚合物玻璃化温度都有不同程度的内移，说明两组分间相容性增加，接枝共聚物具有良好的增容效果，显著地改善了两相界面性能。PHBV可以部分进入PPC相区，使共混物分子运动特征发生改变。发现在熔体加工条件下，PHBV与PPC之间很难发生酷交换反应，但是以辛酸亚锡为催化剂，氯苯为溶剂，在120℃条件下，两者可以发生醋交换反应。在聚己内醋（PCL）用PC熔融共混过程中GMA可以有效地抑制过氧化二异丙苯（DCP）所引起的PCL交联反应。在DCP和OMA存在下得到的样品之球晶具有十字消光现象，球晶规整度增大。同在溶液中醋交换催化剂存在下PPC和PCL发生了酷交换反应后所形成的球晶相结构相类似，而PCL／PPCOCP体系所形成的球晶中含有大量的非晶相区。从而，确信了GMA在脂肪族聚醋，脂肪族聚碳酸醋等生物降解高分子反应共混体系中的双重作用：一是引入具有高反应活性的官能团；二是减少在过氧化物作用下PHBV类高分子的降解及PCL类高分子的交联反应。PCL共混组分可以提高PPC相区的稳定性。提高反应时间或催化剂浓度同样能够改善热稳定性。

聚乙烯／淀粉共混物的光、生物降解性能研究

目前，可降解塑料作为一种解决塑料废弃物污染环境的最有效的全新技术途径，是各国塑料领域研究的热门课题之一。降解塑料大体可分为光降解、生物降解、光／生物降解和水降解塑料，其中光／生物双降解塑料的发展最快，形成产业化的商品也比较多。本论文选用通用塑料中应用最广泛的聚乙烯和天然可降解高分子材料中最具有代表性的淀粉作为共混体系，应用硬脂酸铁作为光敏化剂，系统的研究了共混体系的光降解特性和生物降解性能，同时还对淀粉的改性加工进行了研究。1、天然淀粉不具有热加工性能，采用甘油为淀粉的增塑剂，经过适当的工艺处理，可使其转化为具有加工性能的热塑性淀粉。并通过差热分析、流变学研究，讨论了热塑性淀粉的稳定性和加工性能。2、采用硬脂酸铁作为聚乙烯／淀粉共混物的光敏化剂，随着光敏化剂用量和光照时间的增加，聚乙烯和聚乙烯／淀粉共混物的力学性能呈明显下降趋势，分子量降低，碳基指数上升。说明硬脂酸铁对聚乙烯及其与淀粉的共混物具有很好的光敏化效果，在降解过程中伴有交联反应发生。同时，淀粉的加入对聚乙烯光氧化降解的发生具有促进作用。3、聚乙烯／淀粉共混物在堆肥一段时间后，表面出现大量的空洞，淀粉含量越高空洞越多，当淀粉含量）30％时，聚乙烯的分子量开始下降，说明共混物具有明显的生物降解特性。

带侧羧基的脂肪族生物降解聚合物

生物降解脂肪族聚酷如聚乙交醋（PGA）、聚丙交醋（PLA）、聚。一己内酷（PCL）以及它们的共聚物由于具有良好的生物相容性和生物降解性而在外科手术缝合线、组织工程、药物控制释放、骨固定等领域得到很多应用。但是，它们自身缺乏功能基团，亲水性差，因而在应用上受到很大限制。因此，含有功能侧基生物降解聚合物的制备在过去十年中受到大家极大的关注。功能基团的引入对于调节聚合物的性能如：亲水性、生物降解性和药物的渗透性等非常重要。需要特别指出的是，功能基团的引入为把药物和其它生物活性物质与聚合物结合进而扩大聚合物的应用范围提供了机会。本文合成了几个功能化单体并且通过共聚的方法制备了几种新型的两亲性功能化聚合物。这些改性后的聚合物可以通过化学键接上药物或者其它生物活性物质，有望作为靶向控释药物载体和智能化的组织工程支架材料。具体的研究结果如下：1．以2，2-二羟甲基丙酸节酷为功能单体，通过两步法成功合成了一系列新的带功能基团的聚酷酞胺，并通过1H NMR和FTIR对聚合物的化学结构进行了表征，DSC结果表明所合成的聚酯酰胺的Tm和Tg分别在150℃和0℃左右；2．合成了功能化的环状单体（35）-3-［（苄氧羰基）乙基」吗啉-2，5-二酮（BEMD），并以PEG作为引发剂，Sn（Oct）2作为催化剂，通过L一LA和BEMD的开环共聚合得到共聚物PLGBG-PEG-PLGBG；随后用10％铭碳催化氢化得到带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGG-PEG-PLGG和其它两亲性嵌段共聚物一样，PLGG-PEG-PLGG在水溶液中能够自组装成胶束，用花作为荧光探针，通过荧光光谱法研究了其形成胶束的过程并测定了它们的临界胶束浓度，发现在总的分子量大致相当的情况下，PLGG-PEG4600-PLGG比PLGG-PEG2000-PLGG有较高的临界胶束浓度；场发射电子显微镜表征结果显示胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的单峰粒径分布；蛋白酶K溶液中的降解研究表明带有侧梭基的PLGG-PEG-PLGG比PLA具有更快的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明所合成的聚合物PLGG-PEG-PLGG显示出较好的细胞相容性。3．在缩合剂DCC和催化剂DMAP存在下，带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGOPEG-PLGG和紫杉醇发生缩合反应得到两亲性嵌段共聚物一紫杉醇键合药P（LGG-paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）。它具有两亲性嵌段共聚物的性质，能够自组装成胶束，场发射电子显微镜表征结果表明胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的粒径分布，平均粒径为119.4nm。该胶束的药物释放具有pH敏感性，酸性环境中比生理环境中（pH＝7.4）具有较快的释放速率。P（LGG-Paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）胶束的壳层由良好亲水性的PEG组成，避免了胶束纳米粒子在血液循环中被人体网状内皮系统吞噬，保证有充足的时间通过EPR效应在肿瘤部位聚集，进而通过细胞内吞进入细胞并在细胞内的酸性环境中释放药物，进一步的研究工作有待深入进行。4．合成了功能化的环状碳酸酷单体MBC，以MPEG作为引发剂，ZnEt2作为催化剂，LLA和MBC发生开环共聚合，以较高的转化率，得到高分子量共聚物MPEG-b-P（LA-co-MBC）。13C NMR表明LLA和确c发生了无规共聚合；DSC征结果表明MPEG-b-P（LA-co-MBC）为无定型态聚合物，Tg在20-50℃之间，随着MBc含量的增加而降低；MPEG-b-P（LA-co-MBC）脱保护后得到带侧梭基的MPEG-b-P（LA-co-MCC），它的Tg明显提高，可能是聚合物侧梭基之间强的氢键作用力以及梭基对水解反应的催化作用造成的；脱保护前后的共聚物在蛋白酶K溶液中的降解研究表明，MPEG-b-P（LA-co-MCC）的降解速率大于MPEG-b-P（LA-co-MBC）的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明，所合成的MPEG-b-P（LA-co-MCC）是一种具有良好生物相容性的新型生物降解材料。5．利用本实验室开发的一种新型有机氨锯引发剂Sr-PO在温和的条件下通过顺序加料聚合的方法合成了新的嵌段共聚物PCL-b-PMBC。WAXD结果表明 PCL-b-PMBc中PCL的衍射峰均可观察到，只是衍射峰的强度随着PMBC含量的增加而减弱。DSC结果表明PCL-b-PMBC中PCL的Tm在57到52℃之间，并且随着PMBC含量的增加而降低。PCL-b-PMBC的玻璃化转变在-41.6 到-23.3℃之间，随着PMBC含量的增加而增加，这表明PMBC和PCL之间 有着强的相互作用，尽管两段不是完全相容的。PCL-b-PMBC的侧节醋在10％把碳催化下氢化还原为带侧梭基的PCL-b-PMCC后，衍射峰和结晶焙大大降低，说明侧梭基的存在使得分子链间有着强的氢键相互作用而不利于结晶。由以上分析可知，PCL-b-PMCC侧梭基的存在将会使共聚物的降解速度大大提高，而且因为功能梭基的存在可以使共聚物通过化学键连接上药物、短肤、寡糖或者其它生物活性物质，从而扩大该聚合物在生物医学领域的应用范围。

聚苯乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物反转相行为的研究

本论文以聚苯乙烯（PS）一聚丁二烯（PB）三嵌段和二嵌段共聚物体系为研究对象，利用聚合物的软有序化，控制聚合物分子链的取向和聚集条件，系统地考察了嵌段共聚物在由溶液成膜的过程中动力学效应和墒效应对其相结构和相转变行为的影响。并探讨了不同相结构和其力学性能之间的构效关系。设计了聚苯乙烯（PS）一聚丁二烯（PB）（PS≈30wt％）／非选择性溶剂体系，通过改变溶剂的挥发速率，控制了嵌段共聚物薄膜相结构形成的动力学过程。在快速挥发的条件下，在嵌段共聚物中观察到了特殊的反转相结构，即共聚物中含量多的组分（PB）形成了分散相，而当溶剂挥发很慢的条件下，得到的是热力学较稳定的正常相的结构。对不同分子量的一系列嵌段共聚物的研究表明，反转相的形成和分子量相关，与聚合物的链段数目无关，只有在低于临界分子量 （Mw=70-100 KDa）的嵌段共聚物中，成膜过程的动力学过程才影响嵌段共聚物薄膜的最终相态，即形成反转相。这种依赖于分子量的相转变行为，揭示了分子链运动速度与环境变化速率的匹配对嵌段共聚物薄膜有序相结构形成的重要作用，即动力学效应对聚合物软有序化的重要作用。利用冷冻干燥的方法，进一步研究了嵌段共聚物在极慢的溶剂挥发下，由溶液膜变成固体膜的过程中，随着溶液浓度的增加，不同聚合物分子链在溶液中自组织形成有序结构的过程。结果表明反转相是由稀溶液向亚浓溶液转变的过程中形成的。通过选取具有代表性的不同亲和性的溶剂：苯和环己烷及其混合溶剂，研究了溶剂对不同链段亲和性的差异对反转相形成的影响。由聚合物一溶剂相互作用参数判断，苯是体系的良溶剂，环己烷是体系的。溶剂，而苯对PS链段有较好的亲和性，与之相反环己烷对PB链段有较好的亲和性，通过对聚苯乙烯（PS）一聚丁二烯印B）二嵌段共聚物在苯和环己烷极其混合溶剂中的相转变行为的研究发现，随着溶剂对含量少的PS链段亲和性的降低，反转相不再出现。这是由于苯与PS．链段、环己烷与PB链段有更好的亲和性，嵌段共聚物在稀溶液中，在耗尽吸引的（depletion attraction）作用下，与溶剂亲和性弱的链段，在溶液中优先发生聚集，而有序聚集后导致的混合熵的损失会被更多的因有序聚集后小分子自由体积增加引起的平移嫡的增量所补偿，因此导致了嫡驱动的软有序化。最后，通过原子力显微镜纳米压印法，分别对反转相和正常相结构的纳米力学性能进行了对比研究，讨论了不同相结构间模量的差异，结果表明软段（PB）形成分散相结构时薄膜的模量总是小于硬段（PS）形成分散相结构时薄膜的模量，这主要是由嵌段共聚物不同组分的相对含量及形成的相的结构决定的。

丁苯嵌段共聚物(SBS,SB-4A)与均聚物PPO,PBD共混体系相容性的研究

本工作对不同分子构成的丁苯嵌段共聚物SBS（SB三嵌段共聚物）和SB－4A（SB四臂星型嵌段共聚物）分别与均聚物PPO，以及分别与不同分子量的均聚物PBD的共混体系进行了研究，探讨了嵌段共聚物分子构造，均聚物分子量和共混组成对共混体系的相容性和形态结构的影响。

Density Gradient Ultracentrifugation of Nanotubes: Interplay of Bundling and Surfactants Encapsulation

Density gradient ultracentrifugation (DGU) has emerged as a promising tool to prepare chirality enriched nanotube samples. Here, we assess the performance of different surfactants for DGU. Bile salts (e.g., sodium cholate (SC), sodium deoxycholate (SDC), and sodium taurodeoxycholate (TDC)) are more effective in individualizing Single Wall Carbon Nanotubes (SWNTs) compared to linear chain surfactants (e.g., sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) and sodium dodecylsulfate (SDS)) and better suited for DGU. Using SC, a narrower diameter distribution (0.69-0.81 nm) is achieved through a single DGU step on CoMoCAT tubes, when compared to SDC and TDC (0.69-0.89 nm). No selectivity is obtained using SDBS. due to its ineffectiveness in debundling. We assign the reduce selectivity of dihydroxy bile salts (S DC and TDC) in comparison with trihydroxy SC to the formation of secondary micelles. This is determined by the number and position of hydroxyl ( OH) groups on the a-side of the steroid backbone. We also enrich CoMoCAT SWNT in the 0.84-0.92 nm range using the Pluronic F98 triblock copolymer. Mixtures of bile salts (SC) and linear chain surfactants (SOS) are used to enrich metallic and semiconducting laser-ablation grown SWNTs. We demonstrate enrichment of a single chirality, (6,5), combining diameter and metallic versus semiconductillg separation on CoMoCAT samples.

Design of Topas photonic bandgap fiber with high birefringence and low confinement loss

A highly birefringent hollow-core photonic bandgap fiber based on Topas cyclic olefin copolymer is designed. The rhombic hollow-core with rounded corners is formed by omitting four central air holes of the cladding structure. The guided modes, birefringence and confinement loss of the fiber are investigated by using the full-vector finite element method. A high phase birefringence of the order of 10(-3), a group birefringence of the order of 10(-2) and confinement loss less than 0.1 dB/km are obtained at the central wavelength (1.55 mu m) range of the bandgap for fiber with seven rings of air holes in the cladding region. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.