基于聚磺酸甜菜堿和聚乙二醇的抗污染表面構(gòu)建及其性能研究.pdf

1、表面污染在生物醫(yī)用材料、海洋作業(yè)和膜分離技術(shù)領(lǐng)域中是普遍存在的沉珂頑疾。解決的常用方法就是構(gòu)建抗污染表面。目前，聚乙二醇(PEG)和以聚磺酸甜菜堿(PSBMA)為例的兩性離子聚合物是最為常用的兩種用于親水化改性的抗污染材料。本論文旨在利用PSBMA和PEG超高的親水性，探究簡便有效的抗污染表面構(gòu)建方法，并比較兩種聚合物改性涂層的抗污染性和穩(wěn)定性。具體研究工作主要圍繞以下幾個方面展開：
　　采用鋼絲網(wǎng)作為模型表面，選用PSBMA作為

2、抗污染材料與多巴胺混合，通過多巴胺在堿性溶液中的氧化自聚和優(yōu)異的粘附力將PSBMA修飾在表面。借助XPS和FESEM等分析手段表征改性前后鋼絲網(wǎng)的形貌與組成變化。PSBMA/PDA改性鋼絲網(wǎng)具有水下超疏油與抗油滴粘附特性，其水下油接觸角可以提高至158.6±8.0°，而滾動角只有3.9°。同時，涂層在有機溶劑和海水長時間浸泡下依然保持穩(wěn)定。采用相同方法為聚丙烯微孔膜(PPMM)構(gòu)建了PSBMA/PDA改性表面。改性膜在水接觸角和通量測試

3、中表現(xiàn)出極強的親水化，也賦予膜表面優(yōu)異的抗蛋白質(zhì)吸附性能。但是PEG并不適用于相同的共沉積方法。隨著PEG濃度的提高，表面沉積密度會大幅度下降，所構(gòu)建的表面對牛血清白蛋白(BSA)具有極強的吸附，說明通過PEG/PDA共沉積構(gòu)建的改性涂層并不具有抗污染性能。
　　以天然多酚單寧酸（TA)作為組裝單元，用以研究比較上述聚合物的LBL組裝過程。借助紫光吸收光譜和QCM來監(jiān)測組裝過程，采用FT-IR/MR、XPS、VASE以及AFM對組

4、裝層的化學(xué)組成與形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明PSBMA和TA之間會形成靜電相互作用，使得表面可以在pH4-10之間的溶液以及鹽溶液中保持穩(wěn)定。相比之下，PEG和TA的組裝驅(qū)動力是弱的氫鍵相互作用，其增長符合指數(shù)型增長曲線，但涂層在堿性溶液下就分解洗脫。同時，(PSBMA/TA)n表面具有良好的抗蛋白質(zhì)吸附效果，可以將三種模型蛋白BSA、溶菌酶(Lys)和血紅蛋白(Hgb)的吸附量降低至328，357，and509 ng/cm2。
　　采

5、用紫外光輻照接枝聚合方法實現(xiàn)了SBMA和甲基丙烯酸聚乙二醇酯(OEGMA)在PPMM表面的接枝聚合，所獲得的兩種改性膜都具有高的親水性和良好的抗蛋白質(zhì)吸附性能。但它們在H202/Cu2+和NaClO溶液中的氧化穩(wěn)定性卻大為不同。FT-IR/ATR、XPS和TOF-SIM結(jié)果表明PSBMA的降解速率要大于POEGMA，主要發(fā)生了酯鍵的水解和磺酸甜菜堿的離去。經(jīng)過氧化降解，PSBMA接枝膜的水接觸角從36°增加到110°，同時失去了抗污染能