水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及3D水凝膠微加工.pdf

1、水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及水溶性雙光子聚合引發(fā)劑的制備及3D水凝水凝膠微加工微加工PreparationofWaterSolubleTwoPhotonPolymerizationInitiatsMicrofabricationof3DHydrogels學科專業(yè)：材料化學工程研究生：劉金浩指導教師：邢金峰副教授天津大學化工學院二零一四年六月摘要因為雙光子吸收屬于三階非線性光學效應，雙光子聚合僅發(fā)生在激光焦點處。因此利用入射損耗小、在介

2、質中穿透力強的近紅外激光作為光源的雙光子聚合微加工（TPPM）可制備任意的三維微結構，且微結構分辨率已突破瑞利判據的光學衍射極限，達到十幾納米，是一種先進的3D打印技術。目前該技術已廣泛用于加工光子晶體、光波導等光學元件。TPPM加工用于組織工程和藥物遞送的3D水凝膠是近幾年的研究熱點。但TPPM引發(fā)劑多為疏水性，TPPM需在有機溶劑體系的樹脂中進行，導致加工的3D水凝膠微結構中殘留有機溶劑。因此，研制水溶性的高活性雙光子聚合引發(fā)劑是該

3、領域急需解決的一個關鍵科學問題。針對這一問題，本研究采用主客體化學組裝和親疏水組裝的方法來制備水溶性雙光子聚合引發(fā)劑，并對制備的雙光子聚合引發(fā)劑的光學性質和引發(fā)性能進行了研究。首先合成了C2v型的疏水性高活性雙光子聚合引發(fā)劑27二（4戊烷氧基苯乙烯）蒽醌，采用2羥丙基β環(huán)糊精為主體與其組裝，制備水溶性的雙光子聚合引發(fā)劑（WI），WI在波長為780nm處的雙光子吸收截面為200GM，引發(fā)聚乙二醇丙烯酸酯單體聚合的閾值為8.6mW（引發(fā)劑在

4、樹脂中的摩爾分數(shù)為0.03%）。在激光能量為9.7mW，掃描速率為30μms下，加工了類似于細胞支架的3D水凝膠。其次，以泊洛沙姆（PF127）與27二(4戊烷氧基苯乙烯)蒽醌和之前本課題組報導的具有高引發(fā)活性27二（4二甲氨基苯乙烯）蒽醌進行親疏水組裝，制備水溶性的雙光子聚合引發(fā)劑。PF127與27二（4戊烷氧基苯乙烯）蒽醌親疏水組裝后的復合物在波長780nm處的雙光子吸收截面為160GM。引發(fā)聚乙二醇丙烯酸酯單體聚合的閾值為11.2

5、mW（引發(fā)劑在樹脂中的摩爾分數(shù)為0.03%）。用PF127與27二（4二甲氨基苯乙烯）蒽醌組裝復合物作為引發(fā)劑、聚乙二醇丙烯酸酯作為單體進行了雙光子聚合微加工，聚合閾值為6.9mW（引發(fā)劑的摩爾分數(shù)為0.03%），在激光能量為10.5mW掃描速率30μms下，進行了不同結構的3D水凝膠的雙光子聚合微加工。在激光能量為11.4mW，速率為60μms和100μms下加工天津大學?；铡ｊP鍵詞：關鍵詞：雙光子聚合；主客體化學相互作用；親疏水相互