聚合物微球稳定的高内相乳液模板法合成自修复开孔材料

设计和开发粒子稳定的高内相乳液模板法合成可自修复开孔材料对于绿色多孔材料的发展具有重要的科学意义。本项目旨在设计合成以聚己内酯微球稳定的高内相乳液为模板，通过在乳液连续相中引入Diels-Alder(DA)反应制备具有开孔结构、可重复自修复和良好生物相容性的聚合物开孔材料。突破以粒子稳定的高内相乳液模板法仅限于通过自由基聚合合成多孔材料的局限，实现其基体材质多样化，达到可直接应用于生物细胞培养支架等领域的目的；利用DA反应热可逆的特征，赋予多孔材料可自修复功能，使其可重复利用；克服目前粒子稳定的高内相乳液为模板所得材料开孔特征不明显的缺陷，为粒子稳定的高内相乳液模板法合成开孔材料提供实验和理论依据；并且这一项目的实施对于促进DA反应在乳液中的应用这一交叉领域的发展具有重要意义。

本项目瞄准基于高内相乳液的聚合物多孔材料合成与性能表征这一当前高分子领域的前沿研究方向。项目设计合成了以呋喃功能化的聚己内酯（PCL）预聚体和马莱酰亚胺功能化的有机单体，并利用所得预聚体和单体合成了PCL微球。以自行合成的PCL微球、聚苯乙烯微球和聚氨酯脲纳米粒子及商品化二氧化硅、二氧化钛等无机纳米粒子为稳定剂，制备了稳定的高内相乳液。以该乳液为模板，合成了聚合物多孔材料，摸清了粒子稳定的高内相乳液及其多孔材料的合成的关键因素。并通过在粒子稳定的高内相乳液体系中，引入小量乳化剂的方式，合成了具有明显开孔结构的基于粒子稳定高内相乳液的聚合物多孔材料，克服了目前粒子稳定的高内相乳液为模板所得材料开孔特征不明显的缺陷，为粒子稳定的高内相乳液模板法合成开孔材料提供实验和理论依据。同时，项目通过改变稳定高内相乳液的粒子的形貌赋予了所得多孔材料超疏水的特性；通过温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺的引入，赋予了所得多孔材料对于纳米粒子的可控释放和吸附的特性。在上述研究基础上，项目以呋喃功能化的PCL预聚体和马莱酰亚胺功能化的有机单体为连续相，微球稳定的高内相乳液为模板，通过在乳液连续相中引入Diels-Alder(DA)反应制备具有开孔结构、可自修复和一定生物相容性的聚合物开孔材料。这一研究突破以粒子稳定的高内相乳液模板法仅限于通过自由基聚合合成多孔材料的局限，实现其基体材质多样化；利用DA反应热可逆的特征，赋予多孔材料可自修复功能，使其可重复利用。通过项目三年的研究，项目组在项目研究领域发表SCI论文6篇（其中影响因子大于3的4篇）、申请中国发明专利8项（其中已授权3项）、培养博士生1名、硕士2名、参与组织国际会议2次，参加国际会议共2次，并邀请国外相近领域专家来访一次，较好地完成了项目预期任务。