（材料学专业论文）纸基蛋白色谱分离膜的制备与表征.pdf

摘要 纸基蛋白色谱分离膜的制备与表征 摘要 在生物质分离领域，基于疏水相互作用的膜色谱技术越来越受到重 视。膜色谱除了具有传统柱色谱物质交换效率高的特点外，还具有运行压 差小、通量高、设备操作简单等柱色谱不具备的优点。 本研究的目的是制备一种新型纸基蛋白色谱分离膜，即聚n 一异丙基丙 烯酰胺( p n i p a m ) 接枝改性的纸基色谱膜，研究接枝聚合物的条件、接 枝率和形态结构的关系，并考察滤膜对蛋白的吸附。将温敏性聚合物 p n i p a m 接枝到滤纸纤维上，利用p n l p a m 链段的亲水一疏水性随温度 的转变，通过与蛋白的疏水相互作用强度随温度的变化控制吸附和解吸， 实现蛋白的分离提纯。该纸基蛋白分离膜由于以纸纤维为基体膜材料，具 有材料易得，成本低，生物相容性好等优点。具体内容如下： 1 、以滤纸作为基质膜，通过紫外光引发接枝聚合将温敏性聚合物 p n i p a m ( 聚异丙基丙烯酰胺) 接枝到滤纸纤维上，制备p n i p a m 改性 的纸基色谱膜，通过单体浓度等条件的控制来调节接枝率，用电镜对其 表面形态进行了表征，定性考察了此分离膜在不同条件下对牛血清白蛋 白( b s a ) 等特定蛋白的吸脱附行为。 2 、通过大分子单体合成法，合成了两种不同分子量的带有苯乙烯端 基的p n i n 蝴大分子单体，用1 h n m r 、紫外光谱等对其结构进行了表 征，并用酸碱滴定法测定了分子量，该大分子单体可用于制备带有支链 p n i p a m 接枝链改性分离膜。 北京化工大学硕士学位论文 3 、为了获得具有较低低临界相转变温度( l c s t ) 的温敏型聚合物， 采用溶液聚合法合成了一系列n 异丙基丙烯酰胺( n i p a m ) 与甲基丙烯酸 甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯的共聚物。用浊度法和 光散射法测定了不同共聚物水溶液的温敏相转变行为。结果表明，通过丙 烯酸酯单体与n i p a m 共聚可获得具有预定l c s t 的水溶性温敏聚合物。 此类共聚物温敏性的研究，将为制备具有较低操作温度的纸基蛋白色谱分 离膜提供理论指导。 关键词：色谱膜，聚n 异丙基丙烯酰胺，丙烯酸酯，紫外光引发接枝聚 合，蛋白吸脱附，滤纸 摘要 p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r l z a t i o n o fp a p e r b a s e dh y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o n c h r o m a t o g r a p h ym e m b r a n e a b s t r a c t l nt h ef i e l do f b i o s 印a r a t i o n ，h y d r o p h o b i c i n t e r a c t i o nm e m b r a n e c i u o m a t o g r a p l l y h a sa t t r a c t e d i n c r e a s i n ga t t e n t i o nd u et o an u m b e ro f a d v a n t a g e so fm i st e c h n i q u e ，n a m e l y ，1 0 wp f e s s u r ed r o p ，h i 曲f l u ) 【 l e s s r e c l o v e 巧l i q u i dv o l l l m e ( n e c d e df o re l u t i o n ) a n de a s yt os c a l e - u pc o m p a r e dt o c o l u 1 i lc i o m a t o g r a p h y t h ea j mo ft h ep r e s e n ts t u d yi st od e v e l o pc e l l u l o s e b a s e dh y d r o p h o b i c i n t e r a c t i o n c h r o m a t o g r a p h y m e n 】【b r a n e p o l y ( n i s o p r o p y l a c 叫l a m i d e ) ( p n i p a m ) g r a r e df i l t e rp a p e r sw e r ep r 印a r 酣b yu v - i n d u c e dg r a 硒n g p o l y m e r i z a t i o nt 0m a k em em e m b r a n e f o rp n i p mg r a r e dm e m b r a n e ， p r o t e i n1 0 a d i n g ( a d s o r p t i o n ) a n dr e l e a s i n g ( d e s o 印t i o n ) i sc o n t r o l l e db yt h e t e m p e r a t l l r eo f m o b i l ep h a s es i n c et h eh y d r o p h o b i c 时o fp n i p a mi s t 唧咖r e d 印e n d e n t f i l t e rp a p e rw a ss e l e c t e da sb a s em a t e r i a ld u et oi t s h i 曲h y d r i l u l i cp 锄e a b i l i 饥l o wc o s ta n dc o m p a t i b l ew i t hp r o t e i n s 1 北京化工大学硕士学位论文 1 n i s o p r o p y l a c 巧l a m i d e ( n i p a m ) w a si n t r o d u c e do n t ot h es u r f a c eo f f n t e rp a p e rt of o m lal a y e ro fp n i p a mb yu v i n d u c e ds u 娟ep h o t o g r a l j i p o l y m 丽z a t i o n f a c t o r st h a ti n n u e n c et h eg r a r i n gd e g r e eo fm ep o l y m e r o n f i l t e rp a p e r sw e r es t u d i e d t h em o 印h o l o g yo ft h ep o l y m e rg r a r e dp 印e r s w a si n v e s t i g a t e db ys e m i tw a sf o u n dt h a tt h eg r a r i n gd e 伊e ec o u l db e c o n t r o l l e d m a i n l yb y m o n o m e rc o n c e n t r a t i o n e m p l o y e d i nt h e p 0 1 y i l l e r i z a t i o n t h ep o r o u ss t m c m r eo ft h ef i l t e rp 印e rr e m a i n e da r e rt h e g r a r i n ge v e na th i g hg r a r i l l ga m o u n t ( a r o u n d4 0 b a s e d o nd 巧f ：i b e rm a s s ) o fp n i p a m p r o t e i na d s o r p t i o n d e s 0 叩t i o np e r f o 咖a n c eo ft h ep a p e r b a s e d m e 瑚l b r a n e sw a l si n v e s t i g a t e du s i n gb s aa sm o d e lp r o t e i n s 2 t h es t y r e n i ct e m l i n a t e dp n i i a mm a c r o m o n o m e rw i mam o l e c u l a r w e i g h t2 ，o o oa n d8 ，o o o ，r e s p e c t i v e l y w e r ep r e p a r e d ：b ye s t e r i f i c a t i o nb e t w e e n c a r b o x y l i ce n d e do l i g ( n i p a m ) a i l dc h l o r o m e t h y ls t y r c n e t h es t n l c n l r e o ft h e o b t a i n e dm a c r o m o n o m e rw a sc h a r a c t e 忽e db y 1h n m r 如d u v s p e c t m 3 c 0 p o l y i n e r so fn h ) a mw i t hf o u r 呻e so fa c r y l a t e ，n a m e l 弘m e t h y l m e t h a c r y l a t e ( m m a ) ，e t h y la c 巧l a t e ( e a ) ，b u t y la c r y l a t e ( b a ) a n db u t y l m e t h a c r y l a t e ( b m a ) ，w e r ep r e p a r e dr e s p e c t i v d yt h r o u g hs 0 1 u t i o nf 峨r a d i c a l p o l y t n e r i z a t i o n 1 h 咖。一s e n s i t i v i t yo fa q u e o u ss o l u t i o n so ft l l ec o p o l y i n e r s o b t a j n e dw a si n v e s t i g a t e db yt i i r b i d i 够o b s e r v a t i o na n dd y n a m i cl i g h t s c 舐矗n gm e a s _ u r e m e n t i tw 舔f o u n dt h a tt h es t m c 衄陀扯dc o n t e n to fa c 巧l i c c o m o n 哪e rs t r o n 9 1 ya 胝t st h el c s to fm ec o p 0 1 ) ，i t l e r s ，i e t h el 鹕e rt 1 1 e c a 而o nn u m b e ri i lt l l ee s t e rm 研e t yo f t h ea c r y l a 钯t h el o w e rm el c s t a n dt h e i v 摘要 a l k y lg r o u pl o c a t e da tt h ee s t e rm o i e t yi sm o r ee f 琵c t i v ei nl o w e r i n gt h e l c s t t h a nt h ea l k y lb i n d i n ga tm eqp o s i t i o no ft h ea c 巧l a t e c o n c l u s i v e l y ，w a t e r s o l u b l et h e m l o s e n s i t i v ec o p o l y m e rw i t ha d e s i g n e dl o wl c s tc a n b e o b t a i n 酣b yc o p 0 1 y m e r i z a t i o no fn i p a mw i t ha c 巧l a t e i ti se x p e c t e dt h a t p 印e r - b a s e dm e m b r a n ew i t hal o w e r e dl c s to fg r a f t e dn i p a m c o n t a i n i n g p o l y m e r c a nb ep r 印a r e db ya d d i t i o n a l l yi n c o 叩o r a t i n gh y d r o p h o b i ca c 聊a t et o t h em o n o m e rf e e dd u d n gg r a r i n gp o l y m e r i z a t i o n i ( e yw o r d s ：c h r o m a t o g r a p h i cm e m b r a n e ，p o l y ( n - i s o p r o p y l a c 州a m i d e ) ， u v i n d u c e d伊a m n gp o l y m e r i z a t i o n ， p r o t e i n印s o r b t i o n d e s o 巾t i o n ， 6 l t e r v 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：至堡垡 日期：型叫! 苎：塑 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京化j f 大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁楹，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用 本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授 权书。 作者签名：墼墅 日期： 导师签名：二e 鲣日期： 第一章绪论 1 ，1 前言 第一章绪论 随着生命科学与生物医学工程的迅速发展，多肽、蛋白质、酶等生物大分子 的纯化分离越来越重要。因为上述物质无论是自然界存在的，还是通过培养、合 成等手段人工制取得，在初始阶段总是由多种物质组成的混合物，不能直接用于 医药、食品等领域，必须进一步分离、提纯。这些生物大分子一般容易失活，稳 定性较差，有的须在低温下才能保持活性。而以往基于生物大分子理化性质而进 行的传统分离方法和手段，如沉淀、结晶、萃取、盐析、离子交换层析、凝胶过 滤等，都存在着工艺繁琐、活性回收率低、纯化效果不理想等缺剧。膜分离技术 的出现和快速发展，对生物大分子的分离纯化是个极大的推动。 1 2 膜分离技术 传统的膜分离是一种根据分子的大小进行分离的技术，特点是表面积大、扩 散路径短、操作压低、处理量大。膜分离技术由于设备简单、处理量大、操作方 便，非常适用于工业规模对目标产品的初分离【2 l 。膜分离过程通常在常温下进行， 因而特别适合于热敏性物质和生物制品( 如果汁、蛋白质、酶、药品等) 的分离、 分级、浓缩和富集。该技术在生物医药领域的应用始于5 0 年代术，r e i d p 】等人首先 制成了人工合成纤维素膜，成功地于医用超纯水的制取。之后，利用人工合成膜 发展出了反渗透技术( r o ) ，并用于海水脱盐。从此膜分离技术便开始蓬勃发展起 来。但传统膜分离技术只有分离相对分子质量相差1 0 倍以上的物系，不能满足生 化分离的需要1 4 j 。 1 3 色谱分离技术 在膜分离技术发展的同时，色谱法因其具有较高的分辨能力而成为一种主要 的分离手段( 如凝胶过滤色谱法、离子交换色谱法、亲和色谱法和疏水相互作用色 谱法等) 。这种分离技术不是基于被分离物分子大小的差异，而是依赖于不同分子 同模材料之间物理作用力的差异。 3 离子交换色谱( 1 0 n 强c h a n g ec h m m a t o 铲a p h y ，i e c ) 离子交换色谱是通过带电的溶质分子与离子交换介质中可交换的离子进行交 北京化工大学硕士学位论文 换而达到分离纯化的方法。半个世纪前，随着交联聚苯乙烯的出现和发展，离子 交换色谱成为一种重要的分离工具。离子交换色谱的填料及含盐的缓冲流动相系 统类似于蛋白质稳定存在的生理条件，有利于保持生物分子的活性和构象，在氨 基酸、蛋白质、核酸、有机酸、糖类及药物等方面的应用越来越广泛f 5 1 。 1 3 2 凝胶色谱 凝胶色谱( g e lc h r o m a t o 鲫h y ) 是以各种具有网状结构的凝胶颗粒作为固定 相，根据流动相中所含各种组分的分子大小不同而达到物质分离的一种色谱技术。 凝胶色谱按流动相类型分为两类：当流动相为有机溶剂时，为凝胶渗透色谱( g e l p 铋e n 溜土i o nc h r o m a t 0 伊a p t l y ) ；当流动相为水溶液时，为凝胶过滤色谱( g e lf i l 缸a t i o n c h r o m a t o 卿h y ) 【6 1 。 1 3 3 亲和色谱 亲和色谱( a 筋n i t yc h m m a t 删y ，a c ) 作为生物大分子纯化分离的一个有 力工具已获得了迅速的发展，成为色谱领域的一个重要分支切。它是根据生物大分 子与特定的固载化配基之间的亲和力，即特异性的可逆结合和解离而使生物大分 子得到分离。亲和色谱具有很高的特异性和良好的选择性，但本身也存在一些不 足，如成本较高、需要较长的循环操作时间、在不少分离中仍有可能引起变性和 失活等。 1 3 4 疏水相互作用色谱 疏水相互作用色谱法( h y d r o p h o b i ci n t e r a c t i o nc h 咖a t o 莎a p h y ，h i c ) 是利用蛋 白质表面疏水性区域与固定相上疏水性配基相互作用力的差异，将不同蛋白质组 份分离开来。与离子交换色谱法、亲和色谱法相比，疏水相互作用色谱法中，蛋 白质与固定相的相互作用力较弱，蛋白质活性在色谱分离过程中不易丧失1 8 】。因此， 自1 9 7 2 年【9 】成功地利用疏水相互作用色谱法分离纯化糖原磷酸化酶以来，疏水相互 作用色谱法得到了重视。， 疏水相互作用色谱法，由于其具有色谱条件温和、不易使蛋白质变性失活等 优点，被成功地用于多种蛋白质的分离纯化。因此作为一种有效的分离纯化手段， 疏水相互作用色谱法必将在生物大分子的分离纯化领域得到广泛地应用i i o 】。 2 第一章绪论 1 4 膜色谱分离技术 近年来，人们正试图将膜分离技术和色谱技术两者有机地密切结合，选择和 制备合适的膜，并对膜表面进行化学改性，将配基接到膜的表面及孔壁中去，设 计制造出膜色谱分离装置，使要分离的物质能在低压下缓慢地通过膜分离器，与 膜上已固载化的配基产生相互作用，将它们保留在膜上。然后，再通过改变洗脱 液的组成和性质，使被保留的物质从膜上解离下来，从而达到与其它物质相分离 的目的。 与普通的膜技术相比，用膜色谱分离时，由于它不单是利用膜孔径的大小，更 主要的是利用其特异性和选择性，不受相对分子质量大小的限制。原则上讲，只要 选择合适的膜，采用有效的活化手段，键合上能与这种物质产生亲和相互作用的配 位基，它就可以从复杂体系，尤其是细胞培养液和发酵液中分离和制取出任何一种 目标物l 。由此可见，膜色谱是目自i 生物大分子分离中最为有效的方法之一，其 特剧2 】： ( 1 ) 色谱填料柱中的每一片膜都相当于一个短而粗的吸附床层，膜厚相当于 床层高度，当床层体积一定时，这种结构有利于在相同压降下获得更高的流速， 从而提高了分离速度和处理量； ( 2 ) 膜表面的配基与液流主体间的扩散路径很短，膜介质只受表面液膜扩散及 吸附动力学的影响【l3 1 ，消除了传统色谱中占主要地位的孔扩散阻力，大大改善了 传质效果，提高了配基的利用率和总的分离速度，缩短了分离时间，一次循环操 作时间一般只是普通填料柱的十分之一，提高了生产效率，并有利于保持配基和 目标蛋白的生物活性； ( 3 ) 采用了膜介质，整个床层的压降大为降低，般只用低压蠕动泵即可满足 分离要求。这样既降低了设备投资和运行费用，也避免了液流与泵体直接接触， 便于无菌操作和防止蛋白质失活； ( 4 ) 配基修饰过的膜介质选择性与填充柱相当，在采用足够的膜堆和梯度洗脱 技术之后，可以获得较高的分离纯化效果； ( 5 ) 膜介质具有良好的刚性，能够承受较高的压力，且便于进行放大。 制备和合成出能对生物大分子如酶、蛋白质等，有效的进行固载化的基质材 料，是制备色谱分离膜的首要问题。膜基质上应有可与配基进行共价键结合的活 性官能团，如氨基、羧基、羟基等。但是，这些带有活性官能团的单体较难合成， 聚合手段也较复杂，再加上在成型加工过程中官能团易失活或脱落，往往达不到 预期的效果。而一些通用的商品膜性能稳定、易得。因此，可以通过简单的化学 修饰( 如表面接枝) 或涂层引入各种活性基团，再偶联所需的配基，就可以制备 对目标生物大分子具有吸附效果的色谱膜。 北京化工大学硕士学位论文 1 5 分离膜的表面改性 膜基体材料的亲水性、荷电性及荷电密度等性质对蛋白的吸附都会产生重要 的影响。现今市场上销售的膜多为单一的均聚物高分子材料，且绝大多数聚合物 膜为憎水性的，使过滤阻力增加，渗透流率下降。另外，料液中的某些组分在膜表 面和膜孔中沉积导致膜的污染1 1 4 j 。因此，膜的污染问题和选择性问题已经成为困 扰膜技术发展的主要问题【l5 1 。为了拓展分离膜的应用范围，提高膜的抗污染性、 改善膜材料的生物相容性，通常需要对膜进行改性。聚合物膜的改性有两种途径： 成膜物质的改性和成品膜的改性( 主要是膜材料表面的改性) 1 1 4 】。 一 1 5 1 成膜物质的改性 成膜物质的改性主要采取两种方式：一种是物理方法，即将成膜物质和功能 性物质共混后直接成膜，这种方法简单易行，但存在改性后的膜材料性能不均一、 不稳定等缺点；另一种是化学方法，即通过化学反应将功能性物质连接在成膜物 质上，这样就避免了物理方法所带来的缺陷，因此该方法的研究报道较多。 日本的k a l ( i u c h i 【l6 】小组通过对多肽链的改性，制得了智能型多肽膜。他们分别 将副玫瑰红基团和副玫瑰红无色花青素基团共价连接在聚谷氨酸的侧链上，然后 成膜。另外，他们还将亮氨酸和谷氨酸酯的共聚物成膜后，进行氨解反应，得到 两亲性多肽膜。 除了对成膜物质进行功能化以外，一些研究人员【i7 l 还直接利用某些具有特殊 功能的聚合物材料作为成膜物质，制得智能型分离膜。例如用导电聚合物聚吡咯、 聚苯胺或聚噻吩制成的分离膜，对电场的刺激具有响应性。 1 5 2 成品膜的改性 相对于研究开发新的膜材料，对成品膜表面进行改性，具有降低成本、拓宽 应用范围等优点，因此目前研究的重点主要集中在膜的表面改性。 对膜表面的改性的方法有物理改性、化学改性和表面生物改性。表面物理改 性可分为表面涂覆改性和表面吸附改性，通过物理方法对膜材料进行表面改性， 简单易行，但存在改性后材料性能不均一、不稳定的缺点，随运行时问的延长， 改性效果逐渐丧失。与膜表面物理改性相比，膜表面化学改性使得功能基团以化 学与膜表面键合，从而不会引起功能基团的流失。另外，接枝反应发生在表面， 不会影响膜的内部结构，这样不仅赋予膜新的性质，也不会降低膜原有的力学性 能。表面接枝改性技术作为从微观分子水平来改善聚合物性质的有效方法己经显 4 第一章绪论 示出良好的相容性和牢固的化学键合作用。接枝改性可通过化学接枝、光引发接 枝、等离子体处理等方法来实现【18 1 。， 1 6 紫外光接枝聚合 1 6 1 紫外光引发接枝改性机理 光引发聚合作为区别于热引发聚合的一种合成手段，具有许多优越性和实用 性。由于光引发聚合反应总的活化能低，可在较低的温度下聚合，且反应容易控 制，产物纯净等特点，自2 0 世纪5 0 年代美国o s t e 一1 9 】等提出材料表面光接枝改性原 理及方法以来，越来越受到人们的重视。在材料表面改性、聚合物接枝聚合、印 刷版和集成电路板制作等方面已有广泛的应用。 和大多数的光引发一样，紫外光引发的光聚合：根据光引发的机理可分为光引 发剂引发体系和直接引发体系两大类【2 0 l 。直接引发的机理尚不十分清楚，一般认 为是单体吸收定波长的光量子后，先形成激发态，然后断裂成自由基。加入引 发剂引发可以克服直接引发中聚合速率低的不足。常用的光引发剂有安息香类， 二苯甲酮等。机理是光引发剂吸收光后分解成自由基引发单体聚合。但不同体系， 引发机理会有所不同。 ( 1 ) 自由基链转移法【2 1 】 当所加光敏剂为安息香类光敏剂时，会在u v 照射下发生n o 耐s hl 型反应，产 生两个自由基。 在单体浓度很低的情况下，两个自由基均会向聚合物表面转移，产生表面自 由基，引发接枝聚合反应： 诊星一f j 一1 = = 诊! 一 一 一g 量 o a 融 一。 + 叩_ + 蛆 h ? + 枷- 。r a n 反应式卜l 安息香类光敏剂引发光接枝聚合 s c h e m e l lu v - 弧妣e d 蛐g p o l y i 鲥函t i 诵t l lb e 衄越曲。蚓t i z 贸 在形成接枝聚合物的同时，也能生成均聚物：r + n m h p 5 北京化工大学硕士学位论文 ( 2 ) 氢消除反应法 芳香酮类光敏剂( 二苯甲酮) 主要发生n o 币s hi i 型反应，它在吸收紫外光后被 激发到单线态s ，然后又迅速复原到三线态t ，当有供氢体存在时，其中的羰基夺 取氢而被还原成羟基，生成半频哪醇自由基，供氢体成为烷基自由基。当供氢体 为聚合物时，则生成表面自由基，引发发表面接枝聚合。 而当半频哪醇自由基与表面自由基偶合终止时，产生表面活性基团，再在光 ( 热) 条件下活化，可引发表面接枝聚合，反应式如下： o 岔墨固吖 的砑一身专佣 身等一卜娜 该反应具有以下几个特点：( 1 ) 光还原反应定量进行，即一个b p 分子可以夺取 一个氢原子，产生一个表面自由基，易于控制；( 2 ) 因表面自由基比半频哪醇自由 基活性高出很多，故而接枝效率高；( 3 ) 供氢体可以是所有有机材料，故几乎所有 高分子材料表面均可进行接枝聚合反应。 ( 3 ) 聚合物辐照分解法 对于一些含光敏基团( 如羰基) ，特别是侧链含有光敏基的聚合物，当紫外光照 射其表面时会发生n o r t i s hi 型反应，产生表面自由基，这些自由基可引发乙烯类单 体聚合，生成接枝聚合物，羰基和烷基自由基则可引发产生均聚物。由于适合于此 方法的聚合物较少，因而该方法不常用。 “) 光生过氧基热裂解法 该方法属于一种间接光引发自由基聚合反应的方法，就是通过紫外光照射，在 聚合物表面生成过氧基团，然后过氧基团热裂解引发自由基聚合反应由于紫外的 能量相对高能辐射低，反应所需的时间较长。另外，不适用于对紫外光敏感的材料。 6 p 诊 第一章绪论 实际应用中常加入光敏剂促进过氧基团的生成。 紫外光引发聚合用于接枝改性有两种模式：一是先生成带有光活性基团的高 分子链，然后与聚合物表面接触，在紫外光照射下接枝到聚合物表面；另一种是 在紫外光照射下在聚合物表面生成聚合活性中心，然后通过单体聚合在表面生成 接枝链。 1 6 2 紫外光引发表面接枝的实施方法 光引发表面接枝的实施方法主要分为气相法、液相法和本体法，其中液相法 又分为光敏剂预照法、光敏剂预覆法和光敏剂与单体混合一步法。 ( 1 ) 气相光接枝 气相光接枝是将聚合物膜置于光敏剂和单体气体弥散的体系中，用紫外光辐 射进行聚合，也可将光敏剂预涂在聚合物的表面或通过其他力法对聚合物表面进 行预处理( 如电晕、臭氧氧化等) 。此法生成的聚合物接枝链段易向膜本体扩散， 接枝深度较其他两种方法深。 ( 2 ) 液相光接技 液相光接枝就是把单体、光敏剂和其他助剂配成溶液，直接将聚合物置于溶 液中进行光接枝的方法。液相法生成的接枝链主要集中在聚合物表面，接枝深度 浅，很好的保存了聚合物的本体性能。与气相法相比，最大的缺点是生成的均聚 物多。r a l 州2 2 l 针对条状薄膜和纤维发明的连续光接枝也可归入此种方法，单体在 聚合物表面形成薄薄的液层，解决了溶液聚合中的。自屏蔽效应一大的问题，实 现了连续化 ( 3 ) 本体光接枝 j 本体光接枝是y 觚g 和r 锄b y 于【2 3 2 5 1 1 9 9 6 年发明的。他们将含有单体和光敏剂 的溶液置于两层聚合物膜之间，形成三明治结构。这种工艺不用排除空气也不用 添加抗氧化剂。研究表明，本体接枝的接枝效率高，憎水性聚合物接枝2 s 可形成 亲水性表面，3 0 s 形成5 微米厚的接枝层。“本体光接枝 过程可分为诱导期、表 面引发期、链增长期和链交联期。w a i d 2 6 】用预臭氧化的l d p e ，在不加光敏剂的 条件下进行了本体光接枝，对于亲水性单体丙烯酰胺( a a m ) ，接枝物的表面层含量 低于内层含量，且呈层状分布。 1 6 3 影响接枝聚合的因素 ( 1 ) 反应体系 包括单体及引发剂。为了达到较好的接枝率，单体和引发剂要有合适的配料 7 北京化工大学硕士学位论文 比，引发剂一般为2 5 。单体浓度对接枝率有较明显的影响，为了达到最大接 枝率，单体浓度要有个最佳值2 7 1 。另外，不同物质的紫外光吸收峰有所不同，也 会影响到聚合。 ( 2 ) 光照时间 光照时间的长短对接枝率有很大的影响，不同聚合目的所要求的光照时间也 不同。孙义明等人【2 8 1 的研究中光照时间为7 m i n ，孟祥飞等人【2 9 】的研究中只用了 1 2 0 s 。 ( 3 ) 其他 反应温度、溶剂等对接枝率也有影响。孙义明等人【2 8 1 将丙烯酸接枝到p p 膜上， 研究表明，在定范围内，提高反应温度有利于接枝反应的进行。另外，溶剂中 加入水也有利于提高接枝率例。 1 7 接枝共聚物的合成方法 合成接枝共聚物常用三种方法： 的共聚物中，得到了兼具p h 响应和温度响应的水凝胶。这种水凝 胶在低p h 值时因收缩而抑制药物释放，在高p h 值时溶胀释放药物。 ( 2 ) 分离提纯 利用p n 碑a m 的温敏性可制作具有温度敏感的功能膜、多孔玻璃以及具有“开 关”能力的温度敏感超滤膜。常用于物料的分离。这类膜有许多优点：容易再生、 耗能少、不必高温高压，也不会使蛋白质中毒，有利于生物物质的分离以及稀溶 液的分离。 h i 啪等【4 6 】研制的偏二氟乙烯膜经p n i p