（细胞生物学专业论文）empla分子量与接枝率的测定及其细胞生物相容性研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 乙二胺改性聚乳酸是一种新型的生物医用材料 其具有较好亲水性 在降解 过程中p h 值趋于稳定等特点 是医学工程中很有前途的优良材料之一 但由于其 一些物理化学性质仍需继续进行研究 比如分子量及其分布 分子半径 接枝率 以及这些量与细胞之间的关系 这些未解决的问题影响着临床的应用 因此本研 究通过g p c 一十八激光散射仪系统 g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y t h ee i g h t e e na n g l e l a s e rl i g h ts c a t t e r i n gd e t e c t o r st e c h n o l o g y g p c m a l l s 对二胺改性聚乳酸的物理化 学属性及接枝率等进行了研究 主要研究内容与结论如下 1 d n d c 值称为 比折光指数增量 表征高分子在溶液中的溶剂化程度 使用 示差检测器单机模式分析 分析得到聚乳酸的d r g d c 值为0 0 5 3 6 m l g 乙二胺改性 聚乳酸的d n d c 值为0 0 5 1 5 m l g 前者比后者的d n d e 值要高 表明前者比后者的溶 剂化程度低 2 a 2 称为第二维利系数 是表征溶液中高分子之间以及分子与溶剂之间相互 作用的一个量 通常使用十八角激光散射仪单机模式分析 得到聚乳酸的a 2 为 4 9 8 0 a 0 9 9 9 e 一3m o lm t e 9 2 乙二胺改性聚乳酸的a 2 值为2 0 3 4 士0 3 8 7 e 一3m o lm l 9 2 前者比后者的a 2 值高 表明前者分子之间及与溶剂间的作用较强 3 信噪比是电声学中的一个概念 指信号功率与嗓音功率的比值 定量环会影 响仪器的信噪比 通过比较2 0 1 t l 与5 0 0 肛l 定量环测量效果 得到增大定量环会提 高仪器的信噪比 所以本研究要选择5 0 0 p l 的定量环作为仪器的进样选择 4 为了找到适合研究的溶剂 比较了氯仿与四氢呋喃 通过比较认为是选择四 氢呋喃较为合适 5 为了考察浓度对分子量及接枝率的影响并筛选出一个最优条件 设计了一系 列不同浓度的实验 得到结果为 随着浓度的增加 分子量呈上升趋势 出峰时 间变化很小 一般在2 0 r a i n 左右出峰 分散度没什么变化 在浓度为3 0 m g m l 时 分子量与分子量分布的可信度最高 达到9 7 因此 实验浓度应选为3 o r a g m l 6 流速也是一个考察的对象 通过比较在不同流速下的分子量与分子量分布的 可信度 得到如下结果 流速的变化影响最明显的是出峰时间 随着流速的增加 出峰越来越快 m w m n m z 的总趋势全部都是增加 而且在1 o m l m i n 时 仪器测 量的可信度达到最高 9 5 因此实验时选择1 0 r a l m i n 为流动相的流速比较合 理 7 考察温度与溶解时间的目的是为研究其对高聚物分子量及接枝率的影响并 筛选出一个最优条件 通过一系列不同条件的实验 得到结果为 温度与溶解时 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 间对分子量与分子量分布影响很小 但通过比较分析认为温度选择3 4 c 溶解时 间选择1 0 小时比较合适 8 g p c 十八激光散射仪分析得到的结果为 通过与线性聚合物比较其r w m w 等量的关系 得到e m p l a 在唧中r w 与m w 的关系如下 r w 0 6 0 8 x m w o 3 1 6 并定性地描述了聚合物支化结构的存在与否 还推得了e m p l a 在t h f 溶液中的 分子构象为球形 通过分子量法分析了接枝产物的接枝率 得到一个取值范围 0 7 2 o 8 2 与0 6 5 0 7 7 同时还可得到接枝率的分布和每分子的接枝数目0 6 1 2 与0 5 0 8 这是其它方法所不能达到的 9 通过形态观察法 m t t 法 碱性磷酸酶 细胞周期法 对接枝率与细胞的 关系进行了研究 得到结果为 接枝率较高的聚合物与细胞的相容性较好 关键词 g p c m a l l s 接枝率支化生物相容性改性聚乳酸 i i 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t e t h y l e n e d i a m i n em o d i f i e dp o l y l a c t i ca c i d e m p l a i san e wb i o m e d i c a lm a t e r i a l t h e r ea r et h ec h a r a c t e r so fg o o dh y d r o p h i l ea n ds t a b i l i z a t i o na c i d a l k a l e s c e n c e i ti s k n o w n 嬲au p a n d c o m i n gb i o m e d i c a lm a t e r i a li nm e d i c a l e n g i n e e r i n gf i e l d b u t s o m e t r o u b l e si np h y s i c a l c h e m i s t r yp r o p e r t ya s p e c t sh a v e n tb e e ns o l v e di nt h ep a s t f o r e x a m p l e m o l e c u l a rr a d i u s g r a f tr a t i o t h er e i a t i o no ft h e s eq u a n t i t i e sa n dt h e b i o c o m p l i a b l eb e t w e e ng r a f tr a t i oa n dc e l l t h ea p p l i c a t i o no fc l i n i ci sa f f e c t e db yt h e s e u n s o l v e dq u e s t i o n s o t h ep h y s i c a l c h e m i s t r yp r o p e r t i e so fe m p l aw e r er e s e a r c h e db y g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y g p c t h ee i g h t e e na n g l el a s e rl i g h ts c a t t e r i n g d e t e c t o r st e c h n o l o g y a tl a s t w er e s e a r c h e dt h er e l a t i o nb e t w e e n 璺mr a t i oa n dc e l l g r o w t h w eo b t a i n e dt h ef o l l o w i n gr e s u l t sa n dc o n c l u s i o n s 1 t h ed n d cv a l u ei sn a m e d 嬲t h ed i f f e r e n t i a lr e f r a c t i v ei n d e xi n c r e m e n t i t r e f l e c tt h e d e g r e eo ft h es o l v e n t s o l u t e w i t l l r e s p e c t t o ac h a n g ei ns o l u t e c o n c e n t r a t i o n e x p r e s s e di nm l g t h i sf a c t o rm u s tb em e a s u r e di n d e p e n d e n t l yu s i n gd r i b a t c hm o d eb e f o r ee x p e r i m e n 0 w eo b t a i n e dt h ef o l l o w i n gr e s u l tb ya n a l y s i s t h ed n d e v a l u eo fp l ai so 0 5 3 6 m l ga n de m p l ai s0 0 5 15 m l g t h ef i r s to n ei sh i g h e rt h a nt h e l a s to n e t h er e s u l ti n d i c a t et h ef i r s ti sl o w e rt h el a s to n ei ne f f e c te a c ho t h e r 2 t h es e c o n dv i r i a lc o e f f i c i e n t a 2 i sam e a s u r eo ft h et h e r m o d y n a m i cq u a l i t yo f t h es o l v e n tf o rag i v e nm a c r o m o l e c u l a rp o l y m e r i tr e f l e c t st h ee f f e c to f t h es o l v e n ta n d t h es o l v e n t t h es o l v e n ta n dt h es o l u t ee a c ho t h e r t h ef a c t o ri sm e a s u r e db yt h ee i g h t e e n a n g l el a s e rl i g h ts c a t t e r i n gd e t e c t o ri nb a t c hm o d e t h er e s u l ti sa sf o l l o w s t h ea 2v a l u e o fp l ai s4 9 8 0 士0 9 9 9 e 一3m o lm l 9 2a n de m p l ai s2 0 3 4 士0 3 8 7 e 一3m o lm t j 9 2 h i g h e rp o s i t i v ev a l u eo f a 2i sc h a r a c t e r i s t i cf o rb e t t e rs o l v e n t 3 t h es i g n a lt on o i s er a t i o s n i sac o n c e p ti ne l e c t r o a c o u s t i c sf i e l d i ti s d e f i n e d 硒t h er a t i ob e t w e e ns i g n a li n t e n s i t ya n dn o i s ei n t e n s i t y t h ei n j e c tl o o pa f f e c t t h es i g n u lt on o i s er a t i o c o m p a r e d 谢t 1 12 0 肛la n d5 0 0 1 x li n j e c tl o o p t h er e s u l t s s h o w e dt h e5 0 0 此蝎嘣l o o pi sb e t t e rt h a nt h eo t h e r s ow ec h o o s et h e5 0 0 皿i n j e c t l o o pa st h ei n j e c tc h o i c ei nt h ee x p e r i m e n t 4 c o m p a r e d 丽mc h l o r o f o r ma n dt e t r a h y d r o f u r a nf o rt h ep u r p o s eo fg e t t i n g a c c o r ds o l v e n t t h er e s u l ti n d i c a t e dt h et h fi sb e t t e r 5 w er e s e a r c h e dt h ee f f e c tt h a tt h ec o n c e n t r a t i o ni s ai m p o r t a n tf a c t o rf o r m o l e c u l a rw e i g h ta n dg r a f tr a t i o o p t i m i z e dt h ea n a l y s i sc o n d i t i o n b a s e do nt h ed e s i g n i i i 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 s t r a t e g yo ft h ee x p e r i m e n ti nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o nc o n d i t i o n t h er e s u l ts h o w sa s f o l l o w s t h em o l e c u l a rw e i g h ti n c r e a s eb yt h ec o n c e n t r a t i o ni n c r e a s i n g t h ep e a kt i m e d o n tc h a n g e u s u a l l y t h et i m ei s t w e n t ym i n u t e so r s o t h em o l e c u l a rw e i g h t d i s t r i b u t i o nd o n tc h a n g e e i t h e r t h er e l i a b i l i t yd e g r e eo fm e a s u r i n gt h em o l e c u l a r w e i g h ta n dm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o ni st h eh i g h e s t r e a c ht o9 7 w h e nt h e c o n c e n t r a t i o ni s3 0 m g m 1 s ow et h i n k3 0 m g n d a sb e s tc o n c e n t r a t i o nc h o i c e 6 t h ef l o ws p e e dw a sr e s e a r c hb yc o m p a r i n gw i mt h er e l i a b i l i t yd e g r e eo f m e a s u r i n gt h em o l e c u l a rw e i g h ta n dm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o nu n d e rd i f f e r e n t c o n d i t i o n s t h er e s u l ti sa sf o l l o w s o b v i o u s l y t h ep e a kt i m ec h a n g e dal o tw i mt h ef l o w s p e e dc h a n g i n g 1 1 1 et i m ei ss h o r t e rw h i l et h ef l o ws p e e di n c r e a s e s b u t t h e w e i g h t a v e r a g em o l e c u l a rw e i g h t t h en u m b e r a v e r a g em o l e c u l a rw e i g h t t h ez a v e r a g e m o l e c u l a rw e i g h ti n c r e a s ew i t ht h ef l o ws p e e di n c r e a s i n gs l o w l y 强er e l i a b i l i t y d e g r e eo fm e a s u r i n gt h em o l e c u l a rw e i g h ta n dm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o ni s h i g h e s t 9 5 w h e nt h ef l o ws p e e di s1 0 m l m i n s o t h ef l o ws p e e do f t h em o b i l ep h a s e i s1 o m l m i ni nt h ee x p e r i m e n t 7 t h et e m p e r a t u r ea n ds o l u t i o nt i m ea f f e c tw a sr e s e a r c hb yc o m p a r i n gw i t ht h e r e l i a b i l i t yd e g r e eo fm e a s u r i n gt h em o l e c u l a rw e i g h ta n dm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o n u n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n s a n dw ei n t e n dt oo p t i m i z et h ee x p e r i m e n tc o n d i t i o nb ya s e r i a le x p e r i m e n t t h el a s tr e s u l t ss h o wa sf o l l o w s t h ea f f e c t i o no ft e m p e r a t u r ea n d s o l u t i o nt i m ei ss m a l l e rf o rt h em o l e c u l a rw e i g h ta n dm o l e c u l a rw e i g h td i s t r i b u t i o n h o w e v e r b yc o m p a r i n ga n da n a l y s i s w et h i n kt h et e m p e r a t u r e3 4 ci sb e t t e ra n dt h e s o l u t i o nt i m e1 0 hi sp e r f e c t 8 t h eg p c m a l l sa n a l y s i ss h o w sa sf o l l o w s c o m p a r e dw i t ht h el i n e a r p o l y m e rp d l l aa n dt h eb r a n c h e do n e sm o l e c u l a rw e i g h tv e r s u st i m ea n dm o l e c u l a r w e i g h tv e r s u sr m sr a d i u sp l o t s a n dt h er a l e t i v eo ft h e s eq u a n t i t i e s w eo b t a i n e dt h e f o l l o w i n ge q u a t i o nb yl i n e a rr e g r e s s i o na n a l y s i sa b o u tt h ee 呼l ai nt h et h f r w o 6 0 8 x m w o3 1 6 a n dc h a r a c t e r e dt h eb r a n c h e ds t r u c t u r ee x i s to rn o t i n f e r r e dt h e m o l e c u l a rf i g u r eo f t h ee m p l ai nt h et h fi ss p h e r e w eo b t a i n e dt h eg r a f tr a t i oo f t h e b r a n c h e dp o l y m e ri sad i s t a n c e0 7 2 0 8 2a n do 6 5 o 7 7b ym o l e c u l a rw e i g h tw a y a t t h es a m et i m e w ec a no b t a i n e dt h ed i s t r i b u t i o no ft h eg r a f tr a t i oa n dt h en u m b e ro f b r a n c h e sp e rm o l e c u l e 0 6 1 2a n d0 5 o 8 t o o t h e s er e s u l to w no n l yb y g p c m a l l s 9 t h er e l a t i v i t yb e t w e e ng r a f tr a t i oa n dc e l lw a sr e s e a r c hb ym o r p h o l o g i c m t t a l p c e l lc y c l ew a y s a l lr e s u l ts h o w s t h ee m p l aw i t ht h eh i g h e rg r a f tr a t i oh a s 重庆大学硕士学位论文英文摘要 b e t t e rb i o c o m p a t i b i l i t y k e yw o r d s e m p l a g p c m a l l sg r a f tr a t i o b r a n c h i n g c h a r a c t e r i s t i c s b i o c o m p a t i b i l i t y v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果 据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得重庞太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名 王骞杰 签字日期 妒7 年自归日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庞太堂有关保留 使用学位论文的 规定 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盘 允许 论文被查阅和借阅 本人授权重庆太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段 保存 汇编学位论文 保密 在年解密后适用本授权书 本学位论文属于 不保密 t 1 请只在上述一个括号内打 4 学位论文作者签名 t 岳z 导师签名 r 签字日期 弘 7 年彳月 日 签字日期 弦月 十岂 砍年 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 问题的提出与研究的意义 设计出具有与细胞外基质相似的结构和功能的生物材料表面一直是组织工程 领域研究的热点 细胞外基质 e x t r a c e l l u l a rm a t r i x e c m 是指广泛存在于细胞之间 的一个网状结构 其主要构成为细胞分泌的蛋白与多糖 如胶原与糖胺聚糖等 组织中存在着细胞与细胞 细胞与细胞外基质的相互作用 细胞外基质将细胞粘 连在一起 为组织提供一个细胞外网架 起到了支持与连接的作用 而且细胞外 基质的三维结构与成分的变化 如基质金属蛋白酶 m a t r i x m e t a l l o p r o t e a s e 等的水解 作用 往往改变细胞的微环境 从而对细胞的形态 生长 分裂 分化和凋亡起 到重要的调控作用 m 细胞外基质也介导信号转导 3 5 1 细胞外的任何信号 比如 光 力 化学物质等 都要通过细胞外基质的传递 然后才进入细胞内 进而引 起一系列的生命活动过程 正是这些信息决定着细胞命运 发育成正常组织与器 官或发展成威胁生命的疾病 既然细胞行为与其环境的分子相关 因而仿造其自 组装柔性环境 可望由生物材料介导控制细胞行为 b i l t r e s s e 6 在p e t 表面接枝模 仿r g d 肽段的结构的化合物 取得了良好的效果 在组织工程领域中 对于细胞 外基质的应用是将其通过共价键的形式结合在支架材料表面 改善支架材料的性 质 以期得到生物相容性良好的生物医用材料 组织工程是上个世纪8 0 年代未提出 它指利用工程学与生命科学的原理与技 术 在体外预先构建有生命的种植体或体外装置 用于修复组织缺损或替代器官 的一部分或全部功能 其主要任务是实现受损组织与器官的修复与重建 延长寿 命与健康水平 7 1 组织工程中一个很重要的策略是形成细胞与生物医用材料杂化体 系 如从小块活组织分离组织特异细胞 经过体外扩增 将其种植在生物相容性 可降解聚合物构建的多孔支架内 然后将细胞 支架结构物回植到患者体内 随着 聚合物的降解 可以重建组织 其应用最广 引 按照第三代组织工程生物材料的要 求 生物材料要具有一定的生物活性 因而生物材料要结合一些选择蛋白 肽序 列和 或糖结构能使生物材料表面生物活性化 聚乳酸是一种被广泛研究的合成降解生物医用材料 它可作为人工e c m 由 于其降解时产生酸性物质 为了克服此缺点 本实验室罗彦风 牛旭锋等向其接 枝乙二胺 丁二胺 以期改变其酸性环境 但究竟接枝和接枝率对细胞生长是否 有影响 按照组成成分会影响细胞生命推测接枝与接枝率对与其接触的细胞的功 能行为产生影响 但影响程度如何 都值得深入研究 而研究则需要一种准确表 征接枝率的方法 重庆大学硕士学经论文 1 绪论 目前表征接枝率的方法主要有 红外光谱分析法 核磁共振光谱分析法 化 学滴定法 重量分析法等 红外光谱分析是方便 快捷的一种方法 是目前最常 用的定性和定量分析接枝物的接枝率的方法 它是根据接枝物的特征官能团的红 外吸收定性的分析方法 而定量分析接枝物的接枝率则十分困难 一方面由于高 分子聚合物溶解性一般较差 比如p p 或p e 在常温下几乎难以找到合适的溶剂 难于纯化 另一方面 改性高分子键合上的分子支链的长度一般较短 因此会对红 外光谱的分析造成一定的测量误差 例如l i t 9 等全面研究的p p g m a h 接枝共聚 物红外光谱的结果与h e i n e 1 0 等利用核磁共振技术所得到的结果不一致 核磁共振分析法 核磁共振波谱提供的不仅是某一基团的特性 而且也提供该 基团所连接的高分子骨架的位置的特性 但是 核磁共振波谱在测定聚合物上的 接枝链时 由于接枝链浓度低 不易得到较强的共振信号 且键合在高分子上的 功能基的共振信号峰宽 分辨率低 不过通过高温处理的样品可以减少线宽 由 于高分子键的立构规整性的存在 使得高分子链上的接枝单元的化学位移并非是 单一的化学环境 从而可以确定接枝链的位置 由于接枝物的接枝率较低 并且 固体核磁的灵敏度较低 因此 测定接枝单体的 c n m r 比较困难 化学滴定法 化学滴定法的原理是基于酸碱中和反应 根据滴定的结果计算 出样品中的特定基团的含量 进而确定接枝率 由于接枝大分子链的活动性不如 小分子 所以 为保证反应的充分进行 滴定法一般需要较长的时间 而且效率 低 滴定法的终点通常是用指示剂来判断 而不同的指示剂往往对一定的滴定体 系会产生不同的终点误差 这也是采用这种方法较难解决的难题之一 1 1 1 鉴于以上的研究与考虑 我们就试图寻找一种能够更加确切反应接枝率的方 法 凝胶渗透色谱 g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y g p c 是一种非常好的分离技术 通过分子大小能够迅速地分离混合物 同时也可以测量分子量的大小 但是由于 支化分子的结构比较复杂 使得只用色谱难以测量分子量与其它属性 g p c 与十 八角激光散射仪联用就能够很好的解决此问题 目前使用这种方法主要都是集中 在用来测量分子量与分子量分布 大多采用s e c m a l l s 方法来测量分子量与分 子半径 p t a c k xa n dj c j f t a c x 等 1 2 用s e c m a l l s 来分析低密度聚乙烯的链 结构 得到了半径与分子量的关系 l a r b ir h a z ie t a l t l 3 悃m a l l s 来分析谷胱甘肽 在小麦粒发展过程中的变化 还未发现采用g p c 十八角度激光散射仪来测量接枝 率的报道 1 2 本课题的研究目的与研究内容 分子量与分子量分布及支化是影响高聚物的物理化学性质的重要因素 但是 2 重庆大学硕士学位论文1 绪论 目前测量分子量的方法主要是粘度法与凝胶渗透色谱法 分析支化度的方法主要 是红外与核磁共振法 化学滴定法 重量分析法 这些方法分析聚合物都有一些 局限性 所以此研究采用g p c 一十八激光散射仪联用来解决这些问题 本课题的主要研究内容 1 筛选出测量接枝率的最优条件 2 利用g p c 十八角度激光散射仪测定高分子支化物的接枝率 3 比较核磁共振法和化学滴定法与散射仪测定接枝率的准确性 4 不同接枝率的改性聚乳酸与细胞的相容性研究 筛选出一种相容性较好的改 性聚乳酸 3 重庆大学硕士学位论文2 仪器与校正 2 仪器与校正 2 1 前言 众所周知 仪器的校正工作是所有仪器使用以前必须认真对待的工作之一 仪 器校正的准确与否关系着随后的测量工作的精确与否 g p c 一十八角激光光散射仪 是本课题的主要分析工具 此套设备由美国怀雅特公司生产 是目前世界上较为 先进的精密设备之一 使用此套仪器首要工作是对仪器进行校正 以及找到仪器 工作的最佳环境 本研究首先对仪器的仪器常数 延时体积 及各个检测器进行了测定与校正 及其工作环境进行了摸索 以便为以后的分析工作提供了可靠的保证 2 2 仪器介绍与校正 2 2 1 仪器 本研究所使用的整套分析设备 g p c 十八角度激光散射仪联用系统一由以下 部件构成 单元泵 型号a g i l e n t1 1 0 0 a m e r i c a 5 0 0 此迸样定量环 凝胶色谱柱 柱 子型号 m z g dg u a r d m z g e ls d p l u s5 0 0 a m g e ls d p l u s1 0 e 4a m z g e ls d p l u s1 0 e 6 a 四根柱子依次串联在一起使用 恒稳箱h e n g a ot d h t 3 3 0 流动相 图2 1 分析仪器结构图 f i g2 1s t r u c t u r ec h a no f t h ee q u i p m e n t 十八角激光散射仪检测器 d a w ne o s w y a t tt e c h n o l o g yc o p o r a t i o n a m e r i c a 示差 检测 o p t i l a br e x w y a t tt e c h n o l o g yc o p o r a t i o n a m c r i c a 数据处理软件 a s t r a 5 1 5 0 w y a t t t e c h n o l o g y c o p o r a t i o n a m c r i c a 如图2 1 4 重庆大学硕士学位论文 2 仪器与校正 仃彩 7 1 5 口 1 3 图2 2 角度的固定 f i 9 2 2 d e t e c t o rl o c a t i o n 表2 1 角度的分布 t a b l e2 1p o s i t i o n so f t h e1 8d e t e c t o r sr e l a t x v et ot h ei n c i d e n tl e r b e a m 注 其中1 号检测器仅在单机模式时使用 此研究所采用的散射仪与常规的散射仪不同之处是散射角度增加到了1 8 角 光源为g a a s 激光器 波长为6 9 0 r i m 能够同时对十八个角度的数据进行分析 也 可以选择性的采用其中任何一些角度来分析 使分析结果更加精确 具体角度的 固定与分布如图2 2 与表2 1 2 2 2 校正 材料 甲苯 t o l u e n e h p l c 级 聚苯乙烯 p o l y s t y r e n e p s 美国w y a t t 公司提供 单分散 分散度 l o n m 来作为散射物 本实验选 用在四氢呋喃 t h f 中的聚苯乙烯 p s 标样来作为散射物进行归化 得到如 下数据 见表2 3 表2 3 检测器归化结果 t a b l e2 3n o m a l i z ed a t ao f d e t e c t o r 重庆大学硕士学位论文2 仪器与校正 归化同仪器常数的校正一样 也是使用仪器以前必须要做工作之一 表2 3 显 示了仪器的归化数据 仪器出厂时的设置每个检测器的数值为1 0 0 经过两次联机 与一次单机得到一组检测器的归化值 n e 值 从表中可以看到 一号检测器与十一 号检测器的值为l 并没有变化 原因是十一检测器就是9 0 度检测器 这一组数 据在以后的测量中将一直使用 直到仪器的状态改变为止 2 3 讨论 对于精密仪器来说 校正工作与控制适合于仪器最佳工作的环境是非常重要 的 本研究中选择甲苯来作为校正试剂很重要 原因是 由光散射的基本公式2 4 心 监 1 i 2 4 式中厶是散射强度 i d 是入射光强度 v 是散射体积 r 是散射体积到检测 器之间的距离到公式2 5 矿一矿 如 芋l 孑 生生 2 5 y l 舒口一 l 甜口缸k 知 必须得选择已知雷利比的一种试剂作为校正样品 尽管已经有许多试剂的雷 利比被测得 但是由于作为校正试剂必须有较好的效果 所以采用甲苯而没有用 其它试剂 原因是甲苯有1 4 0 6 e 5 c m l 的雷利比 l 相对来说较大 而且能够散 射较强的光 与其它普通试剂相比 使用甲苯时的信噪比较高 得到的结果很可 靠 仪器的校正工作作为其它测量与分析的基础 因此必须认真对待 如果仪器放 一个位置很久 虽无须重新校正 但还是要用标样检测 原因是随着时间的推移 光电管的灵敏度会降低 校正要用h p l c 级的甲苯 0 0 2 1 t m 滤头过滤 用a s t r a 软件收集 样品池的清洁也很重要的 为了测量准确 应定期清洗 延时体积是经常需要检查的 其一 仪器中使用的管路是p e e k 管 经过长 期的试剂腐蚀 容易导致变脆变形 其二是由于测量一些参数需要使用单机模式 这样就需要对仪器进行简单的拆装 经过拆装后 延时体积就需要检查与重新测 量 以保证所得数据的精确可靠 归化过程较为复杂 要求也较高 其原理跟天平的调零有相似之处 归化时 必须选择9 0 度角作为参照 原因是9 0 角度比较特殊 其已经通过其它方式得到 校正 不能以其它任何角度作为参照 否则会影响到分析结果 仪器每个角度出 厂时都自带一个归化值 1 0 0 其值在此时并不精确 归化过程就是在条件改变 后使每个角度有自己的归化值 归化过程中 选择标样很重要 通常 归化要选 择一个低分子量的样品 半 径 1 0 n m 来作为散射物 如果选用在甲苯与四氢呋喃 9 重庆大学硕士学位论文2 仪器与夜正 t h f 中的聚苯乙烯 p s 标样来作为散射物进行归化 其对应的分子量不应 小于5 万 控制仪器工作环境也很重要 此仪器必须工作在恒定的电压下 这样才能够 保证激光不会烧坏 这是最为关键的 关系着仪器能否使用 仪器长期放置没有 使用时 要注意开机运行一两个小时 做到防水防锈 而且还要保持实验室的恒 温 恒湿与地面与空气的清洁干净 周围的噪音降到最低 这样才能使仪器能够 在较为合适的环境下工作 得到可靠的结果 2 4 本章小结 使用仪器分析高聚物 了解仪器结构特点与仪器校正是首先要做的必要工作 之一 本套设备的主要部件光散射仪是由美国怀雅特公司提供 该仪器从十八个 角度 2 2 5 1 4 7 来测定数据 最后取平均值 大大提高了仪器的精确度 本章对g p c 十八角激光散射仪进行了校正工作 通过对仪器进行仪器常数的 测定 延时体积的分析 归化检测器等实验 得到如下结果 仪器常数a l 的平 均值为6 7 5 2 8 e 一6 延时体积为o 1 8 m l 各个检测器的归化数据如表2 3 所示 其中 1 与1 1 号检测器为1 0 0 归化前后一样 这些数据是在随后的仪器分析中一直使 用的值 一直到下次需要重新测定时为止 1 0 重庆大学硕士学位论文 3e m p l a 的分子量与分子量分布测定 3e m p l a 的分子量与分子量分布测定 3 1 引言 分子量与分子量分布是影响高聚物的主要物理化学指标 高聚物的力学性能 玻璃化转变温度等都受到分子量与分子量分布的影响 因此准确测量分子量与分 子量分布的方法的建立是非常重要而迫切的事情 传统的方法提供的结果有很大 的局限性 为合成过程提供的信息有限 给研究带来了一定的麻烦 现在使用 g p c m a l l s 能够对分子量与分子量分布及其它一些参数进行分析 为后续的研究 工作提供可靠的结论 高聚物具有复杂的结构与特有的物理化学性质 各种条件的变化对其的物理 化学性质均有影响 因此分析条件的选择也是分析工作的重要的任务之一 凝胶 渗透色谱是一种能够根据分子大小使混合物分离纯化的技术 通常情况下 为了 测定商聚物的分子量 需要选择一些已知分子量的单分散标样来对色谱柱进行校 正 但是有时候寻找与被分析聚合物相似结构与性质的标样是很困难的 导致得 到的结果不准确 比如反相色谱 由于分析原理不是根据分子大小 所以得到的 分子量通常不准确 而光散射技术测量分子量不需要柱子校正 而且还能够得到 其它方面的信息 因此光散射技术是用于分析聚合物的一种优秀的技术 本章首先测量了p l a 与e m p l a 的比折光率增量 d n d c 值 第二维利系数 a 2 值 接着进行了一系列的实验 对影响结果的因素 定量环 溶剂 溶液浓度色 谱泵的流速 柱温 溶解时间等进行了系统的分析与筛选 以期得到最佳的分析 条件 3 2 分析条件的筛选 z i m m 1 6 1 首先给出了高分子溶液中计算分子量 分子量分布及半径的基本原 理 关系式如下 丧 m p o 一2 4 谢硪日 3 1 后来k r a t o c h v i l t l 刀又通过研究 使高分子溶液中高分子的重均分子量和均方根旋转 半径与光散射的关系更加明确 即 百k c 丽1 2 4 c局 护 口 3 2 式 3 i 中 c 为溶液浓度 咖1 m 为重均分子量 g m 0 1 a 2 是第二维利 系数 m o lm l 确 k 是一个光学常数 k 4 矿 d n d c 2 n 0 2 k 4 n a 1 此式中n o 为纯溶 重庆大学硕士学位论文 3e m p l a 的分子量与分子量分布测定 剂中的折光指数 为入射光在真空中的波长 n m n a 为a v o g a d r o s 常数 d n d c 是折光指数增量 m 垤 它通常在实验中由示差检测器单独测量 p o 称为散射 因子 是分子大小的函数 r 0 是瑞利比增量 是不同角度所测的光散射强度的函 翌 二一m 重均分子量 w e i g h t a v e r a g em o l e c u l a rw e 5 i 曲 m 娶丝 z 一均分子量 z a v e r a g em o l e c u l a rw e i g h m 端 最后还得到两个表征分散度 p o l y d i s p e r s i t y 的值 m w m n 和m z f m n 由于实验结果受到上面分析中提到的一些因素的影响 因此 需要找到最优 条件来对物质进行分析 筛选最优条件进行了如下的研究 3 2 1 材料与仪器 聚乳酸 实验室自制 制备方法见文献 1 8 2 1 1 四氢呋喃 t e t r a h y d r o f u r a n t h f 天津市光复精细化工研究所 示差检测器 o p t i l a br e x w y a at e c h n o l o g yc o p o r a t i o n a m e r i c a 十八角激光散射仪 d a w ne o s w y a t tt e c h n o l o g yc o p o r a t i o n a m e r i c a g p c 一十八角激光散射仪联机系统 w y a rc o r p o r a t i o n a m e r i c a n 1 2 重庆大学硕士学位论文 3e m p l a 的分子量与分子量分布测定 3 2 2 分析方法 d n d c 值的测定步骤 按照表2 4 准确配制成成梯度的溶液 然后注入示差检测器 最后a s i a 收集 数据 最后处理数据可得 第二维利系数a 2 的测定步骤 准确称取聚乳酸与乙二胺改性聚乳酸o 0 1 9 o 0 1 2 5 9 o 0 1 5 9 0 0 1 7 5 9 o 0 2 9 o 0 2 2 5 9 分别置于5 m l 的容量瓶中 配制成成梯度的溶液 然后注入十八角散射 仪中 最后a s t r a 收集数据 最后处理数据可得 定量环的选择方法 准确称取一定量的样品 置于5 m l 的容量瓶中 用色谱纯t h f 溶解定容 计算 浓度 过夜备用 四氢呋喃t h f 作为流动相 将t h f 倒入溶剂过滤器 带有溶剂 微孔过滤膜 有机相 直径5 0 n m 孔径o 2 p m 然后用隔膜真空泵 在 o 0 7 5 m p a 2 2 i n h g 气压下抽滤 备用 然后分别使用2 0 p l