介孔氧化硅-聚合物功能復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、自1992年Mobil公司成功的開發(fā)出介孔M41S家族以來(lái)，介孔材料就成為人們的研究熱點(diǎn)之一。介孔材料由于具有大的比表面積和孔體積、可控的形貌，表面易官能團(tuán)化，規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，使其可在催化、吸附分離、傳感器、藥物釋放等許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。 介孔材料SBA-15含有豐富的硅羥基，可以通過(guò)物理、化學(xué)的手段進(jìn)行組裝或表面修飾，引入功能客體，形成功能化介孔納米復(fù)合材料，本文以介孔復(fù)合材料在藥物控制釋放領(lǐng)域的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，合成了功能性

2、介孔氧化硅．聚合物納米復(fù)合材料，并且研究了其對(duì)藥物的組裝和釋放性能。本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1．采用三嵌段共聚物P123為模板劑，正硅酸乙酯(TEOS)為無(wú)機(jī)硅源，在酸性水熱環(huán)境下合成了介孔材料SBA-15，并研究了晶化溫度對(duì)SBA-15的孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明373K時(shí)合成的介孔材料SBA-15，孔結(jié)構(gòu)較好，孔道規(guī)則有序，且具有較高的比表面積(659.1m2/g)和大的孔徑(9.44nm)，隨著晶化溫度的升高，SBA

3、-15的孔徑由4.53nm增加到10.21nm，孔體積由0.4828cm3/g增加到1.12cm3/g，晶化溫度的增加有利于合成較大孔徑的樣品。這為進(jìn)一步組裝聚合物提供了載體材料。 2．用偶聯(lián)劑3—氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)通過(guò)后嫁接的方法對(duì)介孔材料SBA-15進(jìn)行氨基功能化改性(APS—SBA-15)，分析測(cè)試結(jié)果表明氨基基團(tuán)成功的修飾了介孔材料的孔表面，材料仍然保持有序的介孔結(jié)構(gòu)，但修飾后APS—SBA-15的比表面積

4、、孔徑和孔容都降低，氨基改性后材料表面變得親油性有利于負(fù)載功能有機(jī)分子。 3．通過(guò)浸漬吸附的方法將pH值敏感的功能單體—丙烯酸(AA)引入到介孔二氧化硅SBA-15的孔道內(nèi)，經(jīng)自由基聚合使丙烯酸單體在孔道內(nèi)聚合，合成了pH值敏感的SBA-15/聚丙烯酸(PAA)納米復(fù)合材料，并研究了聚合物的負(fù)載量對(duì)復(fù)合材料組成和結(jié)構(gòu)影響。聚合物PAA的引入保留了介孔材料的特征，但明顯影響了材料的孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使復(fù)合材料的比表面積、孔徑及孔體積顯著

5、降低。改變單體的用量可以調(diào)節(jié)納米復(fù)合材料中聚合物的含量，不同負(fù)載量的PAA顯著的影響了材料的結(jié)構(gòu)特性，當(dāng)聚合物的量為20％左右時(shí)，復(fù)合材料仍然具有較大的孔體積0.5203cm3/g和一定的比表面積334.5m2/g。 4．采用二次修飾的方法對(duì)氨基改性的SBA-15進(jìn)行功能化改性。將丙烯酸和異丙基丙烯酰胺(NIPA)引入介孔孔道內(nèi)，經(jīng)自由基聚合反應(yīng)制備了聚丙烯酸—聚異丙基丙烯酰胺/APS—SBA-15(PAA—PNIPA/APS—

6、SBA-15)介孔納米復(fù)合材料，然后通過(guò)X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、氮?dú)馕矫摳郊夹g(shù)、熱重分析(TG)、傅立葉紅外光譜(FT—IR)等分析手段對(duì)納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。聚合物負(fù)載在介孔材料的孔道中，孔道沒(méi)有被堵住，該納米復(fù)合材料仍然保持了介孔材料的有序結(jié)構(gòu)。復(fù)合后介孔材料的孔體積為0.3131cm3/g，比表面為171.4m2/g。 5．以布洛芬為藥物模型，考察了兩種材料對(duì)布洛芬的組裝和釋放性能，并通過(guò)動(dòng)

7、力學(xué)模型分析了藥物的釋放機(jī)制。SBA-15/PAA和PAA—PNIPA/APS—SBA-15兩種介孔復(fù)合材料對(duì)布洛芬的組裝量分別為22.8％和24.3％，并且組裝后材料的比表面積、孔徑、孔體積都下降。SBA-15/PAA和PAA—PNIPA/APS—SBA-15介孔納米復(fù)合材料具有藥物緩釋特性，初步顯示出了pH敏感性，運(yùn)用Ritger—Peppa模型和Higuchi模型分析表明藥物釋放方式符合Fick擴(kuò)散，并且藥物從介孔載體中釋放時(shí)，呈