[發明專利]一種實時監控表面引發的高分子膜生長的方法及裝置

無效

• 申請號: 200710063134.8
• 申請日: 2007-01-29
• 公開（公告）號: CN101235150A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 馬雄明
• 申請（專利權）人: 北京宏榮博曼生物科技有限責任公司
• 主分類號: C08J5/00
• 分類號: C08J5/00;C08F20/10;G01N19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于表面高分子合成修飾領域，具體地說是涉及一種實時監控表面引發的高分子膜生長的方法，及裝置。

背景技術

表面引發的高分子反應(Surface-Initiated?Polymerization，以下簡稱SIP)是一種新型的表面修飾(“grafting?from”，即“接枝于”)方法。和傳統的接枝法(“grafting?to”，即“接枝到”)相比，SIP方法較少受到濃度梯度障礙的困擾，因此可以用來制備更大密度(0.6鏈/納米²)和更厚的膜(大于100nm)，從而對于用傳統的接枝法無法達到的密度(＞0.06鏈/nm²)的高分子層和表面的性質可以進行進一步的研究和更好的利用。例如，作為可控的高分子聚合方法，表面引發的原子轉移自由基聚合反應(Surface?InitiatedAtom?Transfer?Radical?Polymerization，以下簡稱SI-ATRP)，是在表面引發的，能針對性地控制目標高分子的膜厚、密度、組成(如嵌段聚合物)等具體性質。在文獻1：Zhao，B.；Brittain，W.J.Macromolecules?2000，33，8813-8820中公開了用序列碳正離子聚合和SI-ATRP的方法制備的嵌段共聚物，其能組成納米圖案，在浸入不同溶劑中接觸角會相應變化。這類新型的表面引發的高分子層不僅有重要的科學意義，而且給相關科學技術領域的發展帶來很大的促進。例如，可作為表面高分子修飾的手段廣泛運用于耐刻蝕、膠體穩定性、生物傳感器、生物材料和納米/微米加工等領域。

由于現有的分析技術的制約，很少有人從動力學角度關注SI-ATRP的研究。對于溶液聚合，一般是采用在聚合的過程中取樣，然后利用諸如核磁共振之類的相關手段來研究反應的動力學過程。這種方法不適用于SIP的一端固定在表面生長的高分子。

或是如文獻2：Matyjaszewski，K.；Miller，P.J.；Shukla，N.；Immaraporn，B.；Gelman，A.；Luokala，B.B.；Siclovan，T.M.；Kickelbick，G.；Vallant，T.；Hoffmann，H.；Pakula，T.Macromolecules?1999，32，8716-8724中所公開的，在SIP過程中加入自由引發劑，以研究溶液聚合過程來近似地研究SIP過程，但已證明SIP因為有一端固定生長，它與溶液聚合的動力學過程并不相同。

理論上，也可以采用在不同時間點，逐一取出同一批相同條件SIP反應的芯片的方法來進行動力學研究，但實際操作上，對SI-ATRP反應而言，這樣會破壞體系所必需的無氧條件。而且如文獻3：Ma，H.；Hyun，J.；Stiller，P.；Chilkoti，A.Adv.Mater.2004，16，338-341中所公開的，這種方法采用離線表征方法，通常需要做一系列的實驗，非常繁瑣。更為重要的是，由于SI-ATRP的內在機理性原因，反應的可重復性很低。例如應用石英晶體微天平(以下簡稱QCM)監測在五次完全相同條件下的SI-ATRP反應(單體為寡聚乙二醇甲基丙烯酸酯，引發劑為如硫醇ω-mercaptoundecyl?bromoisobutyrate)，進行30分鐘到240分鐘的反應，得到的5條F-t曲線，如圖l所示，5條曲線沒有重疊。這是因為在SIP的引發階段，即使在相同的條件下，不同次的反應仍有很大區別，尤其對于有機溶劑和無減活性劑的體系，所以在此階段使用傳統的逐次取點法得到的經驗曲線的重復性很差，從而影響了該方法的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種實時監控表面引發的高分子膜生長的方法和裝置，該方法利用石英晶體微天平在液體環境下實時監控表面引發的高分子膜的生長，可以準確、簡便地控制表面引發的高分子反應，從而控制最終得到的表面修飾膜的厚度精確到10^-10米。

本發明的目的是通過如下的技術方案實現的：

本發明提供一種實時監控表面引發的高分子膜生長的方法，包括如下的步驟：

1)按照常規方法在QCM芯片的表面通過共價鍵固定引發劑，然后將該表面生長有引發劑的QCM芯片放入QCM傳感器腔室中，通入氮氣保護5-35分鐘；