PDMS-MDI-PEG多嵌段共聚物涂層微相分離行為及其性能的研究.pdf

1、由于聚合物材料表面的抗凝血性能、生物防污性能與材料表面的微相分離結(jié)構(gòu)及其尺寸有關(guān)，通過多組分聚合物的嵌段共聚或接枝共聚制備具有表面微相分離結(jié)構(gòu)的聚合物材料已成為近年的研究熱點。聚氨酯彈性體由于具有良好的生物相容性和物理化學性能，已成為研究和應(yīng)用最廣的生物醫(yī)用和生物防污高分子材料。近年，為改進生物防污性能，聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有優(yōu)異的抗氧化性，熱穩(wěn)定性，良好的生物相容性和低的表面張力等，以PDMS作為軟段的聚氨酯嵌段共聚物已成

2、為最為活躍的研究領(lǐng)域之一。PDMS與聚氨酯硬段具有熱力學不相容性，在PDMS基的聚氨酯共聚物本體中存在明顯的微相分離結(jié)構(gòu)，但由于PDMS的低表面能，即使少量的PDMS都傾向于向表面富集，很難在PDMS基聚氨酯嵌段共聚物表面觀察到微相分離結(jié)構(gòu)。 本論文報道一種新型的三元多嵌段PDMS基的聚氨酯聚合物，即選用具有疏水性質(zhì)的氨丙基封端的PDMS為軟段，具有親水性的半結(jié)晶聚乙二醇(PEG)為半硬段，4，4’--二苯基甲烷一二異氰酸酯(M

3、DI)為硬段，采用一步或兩步逐步加成聚合方法合成了一系列不同組成的PDMS-MDI-PEG多嵌段共聚物。利用輕敲模式原子力顯微鏡(AFM)和小角X散射(SAXS)研究了不同組成嵌段共聚物的表面和本體微相分離行為，并采用X光電子能譜(XPS)分析了共聚物的表面組成；測試了共聚物涂層的表面自由能、抗凝血性能以及熱穩(wěn)定性；研究了退火對涂層表面微相分離行為以及對表面性能的影響，同時采用變溫紅外光譜(FTIR)和差熱分析(DSC)探討了微相分離行

4、為的機理。 研究表明，退火有利于共聚物涂層形成更為清晰、更為規(guī)整的微相分離結(jié)構(gòu)。共聚物涂層經(jīng)退火后即使在PDMS含量大于50wt％時，涂層仍呈現(xiàn)出規(guī)整有序的納米級相分離結(jié)構(gòu)，其中疏水相和親水相分別由PDMS鏈段和MDI-PEG組分構(gòu)成，通過選用不同組成和不同分子量的PDMS/PEG，可獲得尺寸可控的納米級(9-28nm)微相分離結(jié)構(gòu)；隨著PDMS分子量的增大，共聚物微相分離程度增強，硬段相區(qū)的尺寸、結(jié)晶度以及共聚物的熱穩(wěn)定性增大

5、：隨著PEG分子量的增加，親水相區(qū)從規(guī)整的島狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為不規(guī)則的蟲狀結(jié)構(gòu)，而PDMS疏水微區(qū)從連續(xù)的海狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；微相分離的尺寸隨著硬段鏈長的增加而增大：PEG400基嵌段共聚物具有比分子量更大的PEG1000基共聚物更規(guī)整的硬段相區(qū)結(jié)構(gòu)。 XPS和表面自由能的測試結(jié)果表明，隨著共聚物微相分離程度的提高，PDMS在涂層表面的富集程度和涂層的表面自由能降低，但PDMS并沒有完全覆蓋在涂層的表面，而且涂層表面呈現(xiàn)較低的表

6、面自由能(26-34 mN．m<'-1>)；隨著微相分離程度的提高，共聚物具有更好的熱穩(wěn)定性。對共聚物表面抗凝血性能的測試結(jié)果表明，不同組成的PDMS-MDI-PEG多嵌段共聚物均具有良好的生物相容性，隨著微相分離程度的提高，共聚物涂層表面的吸附纖維蛋白原的數(shù)量也有所增大，說明相分離程度越高并不能確保更好的生物相容性。 對共聚物的退火處理的研究結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高，共聚物微相分離程度提高，在140℃獲得最佳的微相分離結(jié)構(gòu)