聚合磷酸盐

关键词： 复合材料 无机 有机 材料

聚合磷酸盐（精选五篇）

聚合磷酸盐 篇1

1 磷酸盐无机高分子的改性

无机磷酸盐又称无机树脂粘结剂, 不仅对环境友好、没有毒性, 还具有良好的耐高温性。无机磷酸盐可分为磷酸、磷酸盐、改性磷酸盐3种, 根据固化机理可分为热固性和自固性2种。其中热固性无机磷酸盐胶黏剂是在磷酸盐基体中加入铝质、锆质、硅质、硼质等材料, 使用时加热到一定温度进行固化;自固性胶黏剂是在磷酸盐基体中加入镁质、锌质等材料, 其硬化机理与水泥相似。无机磷酸盐粘结剂的一般式通常为M2O·mP2O5·nH2O, 其中M以碱金属为主。常用的无机磷酸盐粘结剂有磷酸铝、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锰、磷酸锆等[1,2,3,5]。而磷酸盐玻璃也可与低密度高压聚乙烯 (LDPE) 、聚丙烯 (PP) 、聚苯乙烯 (PS) 、聚苯硫醚 (PPS) 、聚醚酰亚胺 (PEI) 、聚芳砜、聚醚醚酮、液晶高聚物 (LEP) 等多种聚合物制备成各种特殊的无机/有机混合物[6]。

1.1 聚合物改性无机磷酸铝

磷酸铝是一种重要的无机材料, 它具有优异的高温化学稳定性、抗热震性、热绝缘性、抗氧化性, 而且其与金属、碳化硅、氧化铝、硅胶氧化物具有良好的化学兼容性。此外磷酸铝的溶液可以进行低温固化和高温烧结, 并从化学态逐步过渡到陶瓷胶结态。磷酸铝具有金属和陶瓷两者的优点, 能满足各种特殊的需求, 在涂料、耐火材料、复合材料等领域都有广泛的应用[7]。为进一步提升磷酸铝的性能, 许多学者对聚合物改性无机磷酸铝进行了研究。

张德刚等[8,9,10]以磷酸、磷酸盐、金属氢氧化物、金属氧化物等为主要原料, 添加适量的硼酸、促凝剂氧化镁制备磷酸盐胶黏剂, 并将一定量的2123型线型酚醛树脂添加到磷酸盐胶黏剂中, 加入一定量的固化剂搅拌均匀, 固化后得到酚醛树脂/磷酸盐复合材料, 然后将此复合材料浸渍到无碱玻璃纤维布中, 并且通过热压成型法制备得到酚醛树脂杂化磷酸盐基复合材料。结果表明, 当酚醛树脂质量分数达到10%时, 酚醛树脂杂化磷酸盐基复合材料的抗弯强度可以达到甚至超过100MPa。

Shifeng Deng等[7]通过在磷酸铝溶液中水解不同数量的甲基三乙氧基硅烷 (MTEOS) 前驱体制备均质的含硅的无机-有机混合材料。实验表征结果为:当MTEOS的含量小于20%时, 能够得到混合均匀的无机-有机复合材料;DSC分析显示, 这种混合物可以在200℃以下进行固化;这种无机-有机复合材料具有优异的热稳定性, 在空气中加热到1000℃时热失重仅为2.65%。同时以这种复合材料为基体, 加入无碱玻璃纤维制备的复合材料其力学性能得到很好的提升, 当MTEOS含量为5%时, 其抗弯强度达到116MPa。

陈泽明等[11]为解决磷酸盐粘结剂粘结强度低、脆性大等问题, 研究了一种酚醛树脂杂化磷酸盐胶粘剂。他们利用苯酚和甲醛, 自制了酚醛树脂;利用氢氧化铝和磷酸自制磷酸二氢铝溶液;自制固化剂为氧化锆、氮化锆、氧化铝的混合物。然后将自制的酚醛树脂、磷酸二氢铝、固化剂混合搅拌均匀, 制备酚醛树脂杂化磷酸盐粘结剂。这种酚醛树脂杂化磷酸盐胶粘剂可耐1300℃的高温, 并且酚醛树脂能够与磷酸盐烧结在一起, 增加体系强度, 粘接强度为0.9~1.6MPa, 且热失重小于20%。

李庆宝等[4]制备了有机聚乙烯醇/无机磷酸铝铸造粘结剂, 并对这种有机改性后的无机磷酸铝粘结剂的耐湿热性进行了研究。图1为期望的聚乙烯醇与磷酸铝之间发生的缩水反应, 该反应可降低粘结剂中-O-的含量, 减弱其与水分子结合的能力, 从而达到增强耐湿热性的目的。而通过红外光谱分析及断面形貌分析, 可以得知, 聚乙醇改性后的无机磷酸铝粘结剂的耐湿热性得到提升。

1.2 聚合物改性无机磷酸钙

磷酸钙骨水泥 (CPC) 作为一种医用材料, 在临床使用时必须要求其浆体易于成型, 可填充不规则的骨腔;同时在环境中能自行凝固, 硬化时间合理;而且还要具备良好的力学性能。CPC是一种自固型非陶瓷型羟基磷灰石类人工骨材料, 它是一类以各种磷酸盐为主要成分, 在体液条件下湿法合成与人体骨无机成分相同的羟基磷灰石, 具有良好生物相容性和安全性以及固化过程中的等温性, 应用时可任意成型性, 因而是临床骨连接、骨缺损修复和治疗骨质疏松的优异材料。但是CPC具有脆性大、力学性能不足等缺点, 因此为优化其性能, 研究者对CPC做出了许多有机改性[12,13,14,15]。

M.Barounian等[16]研究了一种新颖的用于粘结骨头的磷酸盐粘结剂-光固化磷酸钙粘结剂 (LCCPC) , 其中P为磷酸四钙和磷酸二钙的混合物 (TTCP-DCPA) , L光固化树脂是甲基丙烯酸羟乙酯/丙烯酸-马来酸酐共聚物混合 (HEMA-PAMA) 。实验中的P/L分别为2.0g/mL、2.4g/mL、2.8g/mL, 固化条件为37℃保温24h。当P/L为2.8g/mL时其抗压强度达到80MPa;当P/L为2.4g/mL时, 其元素图像映射 (图2) 图像显示, 磷酸钙和聚合物复合材料的微观结构中Ca、P、C元素分散均匀, 由此可知, 在复合材料中无机相和有机相均处于连续相, 且无机物磷酸钙和有机树脂在复合材料中是均匀分散的, 这种有机改性的磷酸盐粘结剂的抗压强度得到提升。

Idris M.Mehdawi等[17]研究了用于牙科的活性磷酸钙, 在双氯苯双胍己烷 (CHX) 和活性磷酸钙混合物中使用纳米二氧化硅-硅胶颗粒部分取代活性磷酸钙, 同时减少甲基丙烯酸羟乙酯 (HEMA) 的含量, 增加二[2- (甲基丙烯酰基氧基) 乙基]磷酸 (2MP) 的含量, 能够使复合物的力学性能得到很好的改善。其中复合物中含量为10%或20%的HEMA是由尿烷和三乙二醇二甲基丙烯酸酯结合而成, 而2MP的含量为2%或10%, 抗菌性双氯苯双胍乙啶含量为2.5%, 活性一水磷酸三钙 (CP) 和二氧化硅/硅的碳化物纳米颗粒 (S) 的含量为50%, 其中CP、S的质量比为2∶1或者1∶2。当减小CP、S质量比时, 能增加抗压强度和双轴抗弯强度, 当CP、S质量比为0.5时, 这种复合材料在干态下的抗压强度为200MPa, 双轴抗弯强度为114MPa。

1.3 聚合物改性无机磷酸硼

Emrah等[18]首次制备了磷酸硼/聚酰亚胺复合材料, 并研究了这种复合材料的阻燃性, 使用4, 4′-二氨基二苯醚 (ODA) 在二甲基二酰胺 (DMF) 中与3, 3′4, 4′-二苯酮二羧基四酐 (BDTA) 和BPO4颗粒反应得到一系列聚酰胺酸, 并通过热亚胺化技术合成聚酰亚胺。其中BPO4是用等物质的量的硼酸和磷酸合成的, 复合材料制备路线如图3 (x表示BPO4的质量分数) 所示。复合材料中BPO4的量从0%增加到10%, 实验表征结果显示, 随着BPO4含量的增加复合材料的拉伸模量、抗张强度先增加后降低, 在BPO4含量为3%时达到最大值, 并且提高复合物的Tg。其中抗张强度为146.3MPa, Tg最高为314℃。

1.4 聚合物改性其他磷酸盐无机高分子

磷酸镁粘结剂是一种新型的粘结剂, 其固化速度快、固化早期强度高、渗透率低, 修补的补丁具有良好的耐久性。Fei Qiao等[19]使用磷酸二氢钾 (KDP) 、粉煤灰、硼砂、水制备了磷酸镁粘结剂, 并且比较了镁/磷酸盐 (M/P, 不同物质的量比) 、沙子/结合剂 (S/B, 不同物质的量比) 的酚醛树脂杂化磷酸盐基复合材料的质量比对磷酸镁粘结剂固化性能和粘结性能的影响。结果表明, 磷酸镁粘结剂的固化时间均少于15min, 随着M/P的增加, 其强度先增加后降低, 在比值为8时达到最大;S/B对结合剂强度的影响起相反的作用, 该数值低, 混合物过黏, 而该数值高, 成本增加, 当M/P为8, S/B为1.5时混合物的力学性能、可加工性及成本可达到最优值。

Mohammad Mujahid Ali Khan等[20]研究了聚苯乙烯改性磷酸钡钙, 使用共沉淀法制备了25%含量的聚苯乙烯和磷酸钡钙 (CBP) 的复合膜。由于聚合物的特性, 这种复合膜具有优良的力学强度、高的化学稳定性和热稳定性。

2 硅酸盐无机高分子的改性

硅酸盐胶粘剂是粘接强度相对较大, 耐温性相对较好的无机粘结剂, 已广泛应用于陶瓷玻璃、包装材料、建筑材料、金属及非金属材料等多种材质上。无机硅酸盐中碱金属无机硅酸盐水溶液是最常用的粘结剂, 碱金属无机硅酸盐一般式为M2O·mSiO2·nH2O, 按照M的种类 (Li、Na、K) 以及m值的不同可有很多种类。其中模数m对粘结剂的影响很大, 当模数m过低时, 粘结剂的粘结强度和耐水性相对较差;当模数m过高时, 粘结剂的粘结性和强度也会下降, 且其稳定性也会变差。加入改性剂改性后的硅酸盐胶粘剂能改善其缺点, 提高其粘接强度、耐冲击性、耐水性, 降低固化温度[3,21,22]。

2.1 聚合物改性无机硅酸钠

张琴等[23]利用以丙烯酸丁酯 (BA) 、聚丙烯酰胺 (PAM) 和硅烷偶联剂等作为硅酸钠的改性剂, 制备改性硅酸盐无机胶粘剂。其选用硅酸钠原材料的模数m为3.2, 质量分数为37%。以BA、硅酸钠和PAM的用量作为主要因素, 使用正交实验法和单因素实验法进行实验。其中改性胶粘剂的最佳制备工艺条件为:硅酸钠50g, BA 0.1g, PAM 0.05g, 硅烷偶联剂含量0.6%, 固化温度120℃和固化时间3h。在最佳工艺条件下, 改性胶粘剂的粘接强度超过2.0 MPa, DSC-TGA曲线结果表明, 在加热到1000℃时尚未出现明显的分解吸热峰, 耐热性极佳。

John T.Fox等[24]利用改性硅酸钠、干粉状的胶原、酚醛聚氨酯粘结剂、硅酸钾和硅酸锂的混合物 (固体含量为29%的液体) , 以石英砂 (粒度为67~73) 为原料, 将传统的硅酸盐铸造粘结剂和改性后的粘结剂进行了对比。由TGA图像 (图4) 可知胶原-硅酸粘结剂体系在600~646℃时仍保留有50%的质量。

此外, 进行的热变形性实验结果表明, 这两种粘结剂能变形13.5mm而不失效;在熔融铁侵蚀实验中, 这两种结合剂表现为零侵蚀, 表明改性后的硅酸盐粘结剂的性能有了很大的提升。

Xiaomei Liu等[25]研究了聚乙烯醇改性的硅酸钠粘结剂, 通过分批实验验证了PVA和硅酸钠有很好的交联性, 并且粘结剂有很好的粘结强度。其中10%的PVA溶液、硅酸钠、乳化剂OP-10、弱酸柠檬酸和苯酚的最佳质量配比为20∶3∶0.05∶2.5。

Guoqing Chen等[26]成功合成了应用在抗氧化涂层方面的丙烯酸钠/硅酸钠粘结剂, 使用蘸浆法将聚丙烯酸钠/硅酸钠粘结剂沉积到Ti-6Al-4V合金上, 并对其性能进行了研究, 这种结合剂是由球形分子、大分子、一个棒状组织以及均匀分布的不同尺寸的气孔组成。TG-DTA分析显示这种结合剂的总失重量为28.3%, 当温度达到700℃时, 结合剂达到一个稳定的状态。而结合剂原来的Na2SiO3、Na2Si2O5、Na10 (CO3) SiO4、SiC、Na4SiO4、NaOH相中的非晶相将会消失, 最终将会转变为Na2SiO3、Na2Si2O5、Na10 (CO3) SiO4、NaHCO3、SiO2和NaHSi2O5相。

2.2 聚合物改性其他无机硅酸盐

硅酸镁锂Li0.66[Li0.66Mg5.07Si7.7O20 (OH) 4]是三八面体族的矿物, 其可用于涂料、陶瓷等工业应用中。高洁[27]为了改善硅酸镁锂在有机溶剂的相容性和分散性, 使用有机改性剂十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 、十二烷基磺酸钠 (SDS) 、硅烷偶联剂KH570对硅酸镁锂进行一次改性和二次改性, 并使用XRD、SEM、FTIR等检测手段对实验结果进行了表征。表征结果显示, 这3种改性剂均能增大硅酸镁锂的层间距, 其中硅烷偶联剂KH570的效果最优, 可以使层间距增至1.65nm, 而二次改性对层间距的影响不大, 但能使其亲油性进一步提升。

Thitiphorn Rongthong[28]使用铸造/溶剂蒸发法制备了季铵聚甲基丙烯酸甲酯-硅酸镁锂 (QPM-MAS) 复合膜, 主要考察了硅酸镁锂的加入对季铵聚甲基酸丙酯的性能的影响。当硅酸镁锂的含量达到19%时有连续的膜形成, 此外随着硅酸镁锂含量的增加, 干燥的复合膜系统的击穿强度和断裂伸长率会降低, 而湿的QPM-MAS膜的击穿强度和断裂伸长率则会随着硅酸镁锂含量的增大而增大, 但硅酸镁锂的加入会降低QPM膜的粘着性。

3 结语

聚合磷酸盐 篇2

磷酸盐玻璃(P-glass)制备简单,结构可调控,并具有良好的阻隔性。锡氟磷酸盐玻璃具有独特的性能,可通过含量和结构设计,使其具有较低的玻璃化转变温度,在多数聚合物加工范围呈流体状态,避免了传统无机物高添加量导致的团聚、分散性差等影响加工[5,6]。本研究采用磷系反应性阻燃剂作为第三单体,通过原位共缩聚反应制备阻燃共聚酯(FRPET)/P-glass纳米复合材料,研究了P-glass加入对FRPET结构及性能的影响。通过对FRPET/P-glass纳米复合材料的研究,对提高PET的阻燃及抗熔滴性能,扩大PET的应用范围有重要意义。

1 实验部分

1.1 原料

对苯二甲酸(PTA),仪征化纤股份有限公司;乙二醇(EG,分析纯),国药集团化学试剂有限公司;2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA,工业级),四川富尔新纺织阻燃材料有限公司;乙二醇锑(工业级),大连巨星有机化学有限公司;P-glass,自制,玻璃化转变温度为137℃,制备方法详见参考文献[7]。

1.2 FRPET/P-glass纳米复合材料制备

将PTA、EG、P-glass和阻燃剂CEPPA加入到1L的反应釜中,P-glass提前在EG中分散12h,PTA与CEPPA用量之和与EG之摩尔比为1∶1.3,并加入催化剂乙二醇锑(为PTA质量的0.04%)。为讨论P-glass的添加对聚合工艺的影响,固定CEPPA的添加量,使阻燃共聚酯大分子链上磷的理论含量为7.5mg/g。加料完毕后,升温至240~260℃进行酯化反应,待出水量达到理论值的90%以上时,升温至270~285℃并在高真空(P<60Pa)下进行缩聚反应,达到设定功率值后出料切粒,制得FRPET/P-glass纳米复合材料。不同FRPET/P-glass纳米复合材料以FRPET/Pglass-x表示,x为P-glass在纳米复合材料中的质量百分比。

1.3 结构表征和性能测试

1.3.1 特性黏度测定

以苯酚∶四氯乙烷(1∶1,w/w)为溶剂,在25℃条件下,采用乌式黏度计(0.8~0.9mm,上海禾汽玻璃仪器有限公司)对样品进行测试,

1.3.2 SEM测试

将样品浸泡于液氮中,一段时间后取出并迅速脆断,进行断面喷金处理后,采用扫描电子显微镜(SEM,SU-8010型,日本日立公司)观察样品断面形貌。

1.3.3 差示扫描量热(DSC)分析

采用差示扫描量热仪(DSC204F1型,德国耐驰公司),在氮气氛围下对样品进行DSC测试,以10℃/min升温速率进行扫描,获得样品玻璃化转变温度等各项参数。

1.3.4 热失重分析

采用热失重分析仪(TG 209F1型,德国耐驰公司)在氮气气氛下对样品进行热失重分析,升温速度为10℃/min,从室温升温至600℃。

1.3.5 元素分析(EA)

采用元素分析仪(Elamentar Vario ELⅢ型,德国Elamentar公司)测定样品中的磷含量。

1.3.6 阻燃性能测试

采用氧指数仪(ZR-01型,青岛山纺仪器有限公司)根据GB/T 2406—93(塑料燃烧性能试验方法-氧指数)测定样品的极限氧指数值。采用垂直燃烧仪(M601型,青岛山纺仪器有限公司)根据GB 2409—84对样品进行测试。

2 结果与讨论

2.1 P-glass原位添加对聚合反应及分子量的影响

酯化反应的工艺参数见表1。从表1可知,P-glass的添加对酯化时间、温度的影响不明显,这说明P-glass的添加不会对反应的酯化过程造成影响。

缩聚反应的工艺参数及体系特性黏度见表2。从表2可知,在相同的出料功率(37W)下,聚合产物的特性黏度明显不同,随着P-glass添加量的提高,聚合产物的特性黏度明显降低,同时达到相同出料功率所需要的聚合时间也明显减少。对FRPET/P-glass纳米复合材料而言,熔体黏度的变化并不完全由分子量的变化带来,P-glass与阻燃共聚酯基体间的相互作用对熔体黏度的变化起到了很大作用。

P-glass具有短程有序,长程无序的结构,它通过桥氧键将不规则的磷氧四面体连接而成,形成一种类似聚合物的网络结构[8]。由于P-glass的玻璃化转变温度仅为137℃,在缩聚过程中,P-glass呈流体状态,不断增长的阻燃共聚酯分子链很可能呈链状穿插于P-glass网络结构中,相互缠结形成类似互穿网络的结构。此外,阻燃共聚酯中含有磷的组分,与P-glass可能形成比较强的相互作用,都导致了体系熔体黏度的异常增大,造成相同出料功率下聚酯的分子量降低。因此,通过调整不同体系的出料功率,以得到相近分子量的产物,达到常规纺丝级PET的特性黏度0.64dL/g。从表2中相同分子量复合材料聚合时间可以看出,P-glass的存在对复合材料的缩聚有一定催化作用,然而熔体黏度过大时,也可能使得聚酯分子运动更加困难,降低了聚酯分子的接触概率,因此含2%(wt,质量分数,下同)P-glass的复合材料达到同样分子量比含0.5%、1%的更加困难。由于熔体黏度的增大,当P-glass含量达到2%时,出料过程已经较为困难,在聚合温度下出料,需通过缓慢调控拉伸方能得到能通过切粒机切成粒状的条状产物,否则所得产物直径非常大,难以切粒,而熔体黏度对注塑、纺丝等加工过程同样有着很大的影响。因此,在加工过程中需要对加工工艺进行调节以适应熔体黏度变化带来的影响。

2.2 FRPET/P-glass-2纳米复合材料的相形态

含2%P-glass的FRPET/P-glass-2纳米复合材料断面SEM图见图1。从图可以看到,P-glass能够大面积均匀地分散在阻燃聚酯基体中,颗粒尺寸约几十纳米,未出现明显的团聚现象。P-glass在聚合的同时原位迁移,与阻燃共聚酯基体形成两相结构,使得体系形成混合均匀的纳米复合材料。P-glass具有较低的玻璃化转变温度,在原位缩聚温度下以流体形式存在,因此微米级P-glass可能在聚合过程中由于剪切作用形成尺寸更小的纳米液滴;同时FRPET与P-glass之间较强的相互作用有利于稳定形成的P-glass纳米结构,使其在基体中均匀的分布,从而得到了P-glass纳米颗粒均匀分散的阻燃共聚酯/P-glass纳米复合材料。P-glass良好的分散有助于形成燃烧时氧化形成均匀分布的表面致密的炭层,对阻燃起到良好的效果。

2.3 FRPET/P-glass纳米复合材料的DSC分析

FRPET/P-glass纳米复合材料的DSC升温曲线图见图2。从图可知,P-glass的添加使得纳米复合材料冷结晶温度较阻燃共聚酯有所提升,这可能是由于P-glass在体系中内对分子链运动的限制作用阻碍了体系的结晶,而P-glass的添加对复合材料的熔点影响不大,只是当添加量达到1%后,熔点略有升高。

FRPET/P-glass纳米复合材料的DSC参数见表3。从表3可以看出,随着P-glass含量的增加,复合材料的Tg总体呈上升趋势,这可能是由于P-glass本身具有一定的网络结构,在原位聚合的过程中,FRPET分子链穿插于P-glass网络,形成类似互穿网络结构,使得聚酯分子链的运动形成限制。P-glass含量越高,这种限制影响就越大,因而宏观表现为复合材料的玻璃化转变温度升高。

2.4 FRPET/P-glass纳米复合材料的热失重分析

FRPET/P-glass纳米复合材料的热失重曲线图见图4。FRPET/P-glass纳米复合材料的热失重参数见表4。从图和表中的数据可以发现,仅P-glass添加量2%的复合材料热分解终止温度有一定提高,这可能是由于此时体系内网络结构作用较强从而对分解形成了抑制作用。P-glass的添加对残重率的影响则较明显,随着P-glass添加量的增大,复合材料残重率明显上升,且增加幅度比无机粉体含量的增加幅度要大,这说明基体与无机粉体之间的相互作用形成的网络结构使得基体产生了额外残重率。材料燃烧时,形成的炭层会阻碍熔体的滴落,可以推测P-glass的添加将改善材料的阻燃抗熔滴性能,使其有更广阔的应用领域。

2.5 FRPET/P-glass纳米复合材料的流变曲线

FRPET/P-glass纳米复合材料的流变曲线图(T=260℃)见图4。从图可以看出,不同P-glass添加量的FRPET/P-glass纳米复合材料均表现出了明显的切力变稀行为,随着剪切速率的增大,剪切黏度明显下降。对于相同分子量不同P-glass含量的复合材料而言,随着P-glass含量的增加,剪切黏度呈上升趋势,这也与聚合过程中功率的变化情况相符。当P-glass添加量达到2%时,体系熔体黏度过高,在高剪切速率下,毛细管流变仪口模压力超出设定值,难以测量,其体系黏度的异常增大是由于P-glass在体系内均匀分布并与基体相互作用形成互穿网络状结构导致的。

(T=260℃)

2.6 磷含量及极限氧指数测试

首先对相同出料功率的样品进行磷含量的测定,并将其制作成标准样条进行极限氧指数的测定。FRPET/P-glass纳米复合材料的磷含量及极限氧指数见表5。从表5可以看出,对同样出料功率的纳米复合材料,在CEPPA投料量相同的情况下,P-glass含量的增加反而使极限氧指数随之下降。FR-PET/P-glass纳米复合材料特性黏度下降会对燃烧过程中聚合物分解过程造成影响;另外体系内磷含量的下降对阻燃效果同样有所影响,从而综合导致极限氧指数下降。如FR-PET/Pglass-2样品,当特性黏度为0.47dL/g时,其极限氧指数仅为27.8%,通过提高出料功率使其特性黏度升高至0.64dL/g,其氧指数也随之提高,达到30.9%。

2.7 垂直燃烧测试

FRPET/P-glass纳米复合材料的垂直燃烧性能指标见表6。从表6可知,添加P-glass后,FRPET熔滴数明显减少。这可能有两方面的影响:一方面,对同样分子量(特性黏度0.64dL/g)的复合材料而言,随着P-glass含量的增加,其熔体黏度也有所增加,熔体的流动性降低导致熔滴的减少;另一方面,P-glass在原位聚合时与阻燃共聚酯形成类似互穿网络结构,在有利于基体的炭化,炭层能在表面形成保护层,并且能阻止热量传递与熔体迁移,从而有效的降低熔滴数目。

3 结论

(1)相同出料功率的FRPET/P-glass纳米复合材料随着P-glass添加量的增加,特性黏度下降,聚合时间减短,要达到相同特性黏度,则需随着P-glass添加量的增加,提高出料功率。

(2)添加P-glass能在基体内均匀分散,形成几十纳米的小颗粒。

(3)P-glass的添加使得玻璃化转变温度、冷结晶温度均有升高,熔点变化不明显。

(4)FRPET/P-glass纳米复合材料表现出明显的切力变稀行为,随着P-glass添加量的增加,体系剪切黏度呈上升趋势。

(5)P-glass能促进体系成炭,随着P-glass添加量的增加,体系残重率增大,耐燃性能及抗熔滴性能有所提升。

(6)FRPET/P-glass纳米复合材料在特性黏度达到0.64dL/g,P-glass含量1%以上时,垂直燃烧性能级别能达到FV-0级,极限氧指数达30.9%,综合性能较好。

FRPET/P-glass纳米复合材料性能优良,有较好的市场前景。

参考文献

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[2]欧育湘,郎柳春,韩廷解.PET纤维及其织物的阻燃技术进展[J].合成纤维工业,2010,33(5):38-41.

[3]周晓辉,王锐,刘海明,等.含磷阻燃共聚酯的制备及性能研究[J].材料工程,2009(S2):137-140.

[4]李兵.浅析磷系阻燃剂的机理及应用进展[J].化学工程与装备,2010(11):122-123.

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聚合物改性硫铝酸盐水泥抗冻性研究 篇3

硫铝酸盐水泥混凝土作为一种快速修补材料就被广泛的应用于桥梁、道路、水工建筑等的修补、维护当中, 有着出色的使用效果。而在选择快速修补材料时其抗冻性、抗渗性、抗氯离子侵入等性能也成为重要的考量标准。普通硅酸盐水泥混凝土经270次冻融循环后已全部溃裂, 无法测定其强度;而快硬硫铝酸盐水泥混凝土经270次冻融循环后仍保持97.0%的强度, 毫无剥落现象。这充分证明了硫铝酸盐水泥具有较好的抗冻性能。

铁道部科学研究院以青藏铁路负温施工为课题, 在实验室对SAC混凝土负温性能进行系列试验。SAC混凝土在23~25℃温度下成型后立即在-10℃温度下受冻, 冻结28d强度为9.6MPa, 但恢复正温后强度可恢复到37.0MPa, 达到标准养护强度85%, 强度损失小于25%;而普通硅酸盐水泥混凝土在23~25℃温度下成型后立即受冻, 冻结28d没有强度。这说明SAC比普通硅酸盐水泥具有更好的抗冻性能和低温硬化性能[1~10]。

鉴于以上优秀性能, 近年来, 聚合物改性硫铝酸盐水泥也被逐步用于重点工程的修补上, 并取得了良好的效果。本课题针对聚合物改性硫铝酸盐水泥的抗冻性进行研究, 结合微观形貌分析, 研究聚合物改性后硫铝酸盐水泥作为修补材料其抗冻性能。

1 实验部分

1.1 材料

1) 快硬硫铝酸盐水泥

实验所用的水泥为郑州王楼水泥有限公司生产的42.5快硬硫铝酸盐水泥, 其化学组分如表1。

比表面积:≥350m2/kg;

初凝时间:22min;

终凝时间:32min;

2) 聚合物胶粉

德国瓦克醋酸乙烯酯/乙烯共聚树脂型胶粉, 型号为5010N。

3) 粉煤灰

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰, 是燃煤电厂排出的主要固体废物。采用兰州电厂一级粉煤灰。

4) 石英砂

石英砂为永登石英砂厂产。

1.2 冻融设备及测试

快速冻融机:型号TDR-1A, 主要技术参数如表2。

成型40mm×40mm×160mm砂浆试件, 拆模后水中养生至7天, 进行初始强度测试, 然后放入冻融机进行冻融循环, 分别测量冻融0次、25次、50次、75次、100次、150次冻融循环后试件质量、抗压强度、抗折强度并注意观察冻结过程两种冻融介质的冻结情况和冻融循环后试件表面形貌变化。

2 结果与讨论

根据修补砂浆配方进行砂浆成型, 采用配比为胶凝材料 (含聚合物) :石英砂:水=1:1.2:0.27。

2.1 不同聚合物掺量对硫铝酸盐水泥砂浆力学性能的影响

对不同聚合物掺量 (0%、2%、4%、6%) 的硫铝酸盐水泥砂浆强度进行抗压强度以及抗折强度测试, 试验结果如图1所示:

由图1可以看出, 掺入聚合物后, 硫铝酸盐水泥砂浆各龄期的抗压强度均随着聚合物掺量的增加呈下降趋势。当聚合物掺量超过4%时, 下降幅度减缓;各龄期抗折强度随聚合物掺量增加而增加, 相对来说其压折比大幅度降低, 当聚合物从0增加至6%时, 其1天强度压折比从5.22降至3.50。

2.2 不同冻融次数对聚合物硫铝酸盐水泥砂浆力学性能的影响

本文对聚合物掺量分别为0%、2%、4%、6%的硫铝酸盐水泥砂浆进行了0次、50次、100次、150次、200次的冻融循环, 测量了抗压强度、抗折强度, 结果如图2所示:

由图2可知, 随着冻融次数的增加, 聚合物水泥砂浆的抗压、抗折强度均呈降低趋势。在前150次冻融循环中抗压强度下降较为缓慢, 当冻融次数继续增加至200次时, 强度迅速下降, 未掺入聚合物的空白样砂浆抗压强度降幅达到17.0%, 抗折强度降幅达到39.0%;随着聚合物掺量的增加, 抗压、抗折强度降幅逐渐减小, 聚合物掺量为6%的砂浆试件强度降幅分别为10.95%和10.93%, 其中抗折强度减小幅度下降明显。

2.3 冻融循环对聚合物改性硫铝酸盐水泥砂浆质量损失的影响

随着冻融次数的增加, 试件中冻胀压力逐步增大, 导致砂浆表层脱落出现质量损失。对聚合物掺量分别为0%、2%、4%、6%的硫铝酸盐水泥砂浆进行了0次、50次、100次、150次、200次的冻融循环, 测量其质量损失, 结果如图3所示。

从图3中可以看出, 随着冻融次数的增加, 聚合物不同掺量水泥砂浆的质量损失率呈上升趋势;当150次冻融循环后, 质量损失率迅速上升。随着聚合物掺量的增加, 质量损失率逐渐下降。

2.4 Na Cl溶液介质中冻融对聚合物改性硫铝酸盐水泥砂浆力学性能的影响

盐溶液中进行冻融循环试验, 可以更加真实的表征修补材料的服役环境, 本文以去离子水和3%氯化钠溶液两种冻融介质进行冻融循环, 测量其强度变化特征, 如图4所示:

由图4可以看出以3%氯化钠溶液作为冻融介质试件在冻融50次前强度与去离子水作为冻融介质试件差别不大, 甚至略高。而冻融50次之后3%氯化钠溶液为冻融介质中的砂浆试件强度大幅度下降。由于冻融循环前期, 氯化钠盐溶液降低水的冰点, 使试件受到冻融破坏的时间缩短, 而冻融后期, 氯化钠盐溶液的的吸湿作用大大增加了水泥砂浆的饱水程度和饱水时间, 使得可冻水增加, 冻胀力增大, 因此冻融后期对试件破坏速度加快。

2.5 微观形貌及机理分析

取养护龄期为28天聚合物掺量分别为0%、2%、4%、6%的试样, 用丙酮阻止水化, 并通过扫描电子显微镜对其微观形貌进行分析, 结果如图5所示。

从图5中可以看出, 聚合物掺量为0%的硫铝酸盐水泥砂浆可以明显的看到大量针状钙矾石水化物存在, 同时周边有大量的裂纹、缺陷, 随着聚合物掺量的增加裂纹明显减少, 水化产生的钙矾石逐渐减少并向片状、板状转变;而聚合物所成的膜也逐渐被观察到填充到集料或水化物之间。

随着硫铝酸盐水泥的水化, 聚合物胶粉在水泥体系中最终形成连续薄膜, 从而在固化的砂浆中构成了由无机非金属材料和有机胶粘材料组成的材料体系。其中, 水硬性水泥材料构成强度骨架, 而有机高分子薄膜填充在骨架间隙或固体表面形成柔韧性连接, 这种连接可以比喻为由很多细小的弹簧连接在刚性的骨架上。由于乳胶粉形成的高分子树脂薄膜的拉伸强度通常高于水硬性材料一个数量级以上, 使得砂浆的自身强度得以增强, 即内聚力得以提高。由于聚合物的柔性和形变能力远高于水泥, 使得材料的变形能力以及分散应力的能力得到大幅度的提高, 从而提高了砂浆的抗裂性能。

因此, 在冻融环境中, 聚合物的存在使得硫铝酸盐水泥砂浆内聚力大幅度增加, 与内部水由于冻融产生的冻胀力相互抵消, 延缓了砂浆内部裂缝或缺陷的产生, 使得聚合物改性硫铝酸盐水泥砂浆抗冻性得到提高。

3 结语

1) 聚合物的掺入, 使得硫铝酸盐水泥砂浆的力学性能得到改性, 压折比大幅度下降, 柔韧性得到提高。

2) 冻融次数超过150次后, 硫铝酸盐水泥砂浆抗压和抗折强度均下降, 其中冻融200次后抗折强度下降39%, 聚合物的掺入可以延缓下降趋势, 6%聚合物的掺入使得抗折强度下降仅为11%, 同时质量损失率也从2.5%下降为0.8%。

3) 盐溶液的存在使得冻融过程对聚合物改性硫铝酸盐水泥砂浆的力学性能影响更为明显。与水冻融介质相比, 盐溶液中冻融的试件强度在50次冻融后下降较为明显。

4) 试件扫描电镜微观形貌分析表明聚合物的掺入能够改变硫铝酸盐水泥水化后内部结构, 特别是能够明显消除内部裂缝缺陷, 并与水化刚性骨架形成刚柔复合结构, 最终提高抗冻性能。

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聚合磷酸盐 篇4

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

尿素 (分析纯) , 成都市科龙化工试剂厂;聚磷酸 (质量分数≥82%, 工业级产品) 。

傅立叶变换红外光谱仪 (Thermo Scientific Nicolet6700) ;X-射线衍射仪 (DX-2600) ;NDJ-8S数字旋转黏度计;Starter 3C型pH计。

1.2 聚磷酸铵的制备原理及过程

依据聚磷酸铵以-P-O-P-成键理论为主体不断延伸形成长链的高分子化合物, 采用具有一定P-O键长的聚磷酸作为反应原料, 其反应原理如下:

将聚磷酸和尿素按一定配比混合均匀, 加入某种承压的反应器中, 调节搅拌速度为400~600r/min, 升温加热, 保证体系氨压力, 当温度升至210~220℃时, 保温30min, 冷却、出料、粉碎, 即得成品, 整个反应过程约3h完成。

1.3 产品质量分析

产品的磷氮含量、水溶性等指标按照中华人民共和国化工行业标准HG/T2770-2008执行, 聚合度采用端基滴定法测定[5]。

2 结果与讨论

2.1 升温速率对料层高度的影响

将聚磷酸和尿素在一定条件下混合均匀, 80℃左右开始熔融, 直到125℃时有少量气泡产生, 泡沫层高度不断上涨, 体系压力升高, 反应开始。经过反复多次试验, 发现在投料完成后, 选择不同的升温速率对泡沫层高度有较大的影响。泡沫层高度与升温速率的关系见图1。

由图1可知, 升温速率加大, 泡沫层与料层高度的比值不断扩大, 容易引起溢料, 且由于泡沫层的增加, 不利于反应原料的接触, 容易使反应不完全, 影响反应产物的质量。同时升温过快, 泡沫层高度远大于料层高度, 使反应器设备的利用率降低;然而升温过慢, 虽然泡沫层高度得到很好的遏制, 但是浪费大量的时间, 不经济。综上所述, 选择2℃/min的升温速率较为理想。

2.2 预聚合温度、时间与表观黏度的关系

聚磷酸与尿素混匀在一定温度下反应, 尿素作为氨化缩合剂, 随着反应时间的推移形成聚磷酸铵盐, 体系的的表观黏度不断增大。选择在不同温度下进行聚合反应, 直到30min以后, 150℃下进行的反应体系变成固态, 而在温度稍低的140℃、130℃下进行反应, 体系依然可以通过旋转黏度计测定表观黏度。在恒定剪切速率下测定表观黏度ηa随时间t的变化见图2。

由图2可知, 聚合反应温度越高, 体系固态化的时间越短。但是由于反应是液态的聚磷酸和固态的尿素混合进行反应, 随着反应进行聚磷酸铵盐不断增多, 体系黏度不断增大。如果反应时间过快导致部分尿素没来得及与聚磷酸反应就被包裹于聚磷酸铵盐中, 失去反应活性, 导致聚合反应不充分;如果在低温下进行反应, 反应物可以充分反应, 不易形成反应死角, 但是耗费时间长, 不经济。不同温度下聚合反应产物的红外谱图见图3, 在1685cm-1处存在C=O伸缩振动吸收峰, 随温度降低、反应时间延长, 此处的吸收峰明显减弱。综上所述, 选择在140℃下反应40~45min较为理想。

(a为150℃的产物;b为140℃的产物;c为130℃的产物)

2.3 反应压力的影响

聚合反应过程中, 尿素既是氨源又是缩合剂, 但是聚磷酸铵的制备需要在一定氨分压条件下更易制得。因为氨气的存在可以遏制尿素自身发生缩合反应以及尿素的水解反应, 以保证反应过程中氨气的供给。但是氨气过多, 碱性太强, 导致聚磷酸铵在碱性条件下发生分解, 当氨压超过0.4MPa时, 有绿色玻璃体物质产生, 氨压越高, 玻璃态物质越多, 产品收率越低。依据图4可知, 选择反应氨压为0.4MPa较为合适。

2.4 较优工艺条件实验验证

2.4.1 优化产品实验结果

根据以上单因素研究, 在预聚合过程中, 采用2℃/min的升温速率, 升温至140℃左右恒定反应压力在0.4MPa, 维持大约43min, 体系物料完全固化。再升温至210~220℃高温固化30min, 降温、出料和粉碎即得成品。依据HG/T2770-2008检测产品的实验结果见表1。

2.4.2 红外光谱定性分析

采用傅立叶变换红外光谱仪对产品进行分子结构分析, 习惯上将4000~1250cm-1区域称为特征区, 化学键和主要的官能团发生在这一区域。依据相关文献[6]对图5所示谱图进行解析, 其中3400~3000cm-1是由于NH4+离子不对称伸缩振动引起的吸收峰, 1500~1350cm-1是由于N-H弯曲振动引起的吸收峰, 1350~1150cm-1是P=O双键伸缩振动吸收峰, 1150~950cm-1是P-O单键伸缩振动和P-O-P对称伸缩振动吸收峰, 800cm-1处属于P-O-P弯曲振动吸收峰。根据相关文献[7,8]记载, 这些峰都是不同构型APP共有的, 不受晶型的变化而变化, 说明样品具有APP产品的基本结构。同时样品在600cm-1、681cm-1、764cm-1处有明显的特征吸收峰, 这几个吸收峰属于I-型APP所特有的, 所以从红外谱图定性分析可以看出, 样品属于I-型产物。

2.4.3 X射线粉末衍射分析

根据相关文献[4]可知, 只有I-型APP在此处存在3个衍射峰, 而II-型APP存在双衍射峰;同时衍射角在20°~23°之间II-型APP有2个衍射峰, 而I-型APP不存在衍射峰;I-型APP只有衍射角在40°附近存在较强衍射单峰, 而II-型APP在35°~40°之间存在4个衍射峰;I-型APP在衍射角为50°附近不存在衍射峰, 而II-型APP存在单衍射峰。从图6可知, 实验制备APP样品在16°附近具有3个衍射峰, 同时在20°~23°之间不存在衍射峰, 35°~40°之间也只存在单衍射峰, 结合其他衍射峰的情况, 可以断定实验所制备的APP样品是I-型聚磷酸铵。

3 结论

(1) 通过实验得出APP制备过程中预聚合阶段升温速率、反应温度和时间以及反应氨分压的最佳条件, 升温速率为2℃/min、反应温度在140℃下反应40~45min、氨分压为0.4MPa较为理想。

(2) 在最佳工艺条件下得到的产品, 符合中华人民共和国化工行业标准HG/T2770-2008的要求, 且通过红外光谱和X-射线衍射分析得出产品主要为I-型聚磷酸铵。

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聚合磷酸盐 篇5

资料与方法

实验动物:新生SD大鼠 (1~3天) (某动物实验中心提供) 。

主要试剂:AT1R-AS-ODN, 序列为5&apos;-CCA, GCG, TCA, GTT, TCA, ACC-3&apos;, 5&apos;末端加FAM标记, 由上海提供;2-甲基丙烯酰羟乙基磷酸胆碱 (2-methacryloy Ioxyethylphosphorylcholine, MPC) 、DAPI均购于美国;胎牛血清、DMEM高糖培养基购于美国;小鼠抗β-actin抗体及FITC标记的山羊抗小鼠Ig G均购于北京某公司, 小鼠AT1R单克隆抗体购于英国;Ⅰ型胶原蛋白抗体购自北京某公司;逆转录聚合酶链式反应 (RT-PCR) 试剂盒购于美国。

实验方法: (1) 阳离子磷酸胆碱聚合物的合成制备:应用原子自由基聚合 (ATRP) 法合成含有人工细胞膜材料2-甲基丙基酰羟乙基磷酸胆碱 (MPC) 的阳离子磷酸胆碱聚合物MPC30-DEA70, 其中30和70分别代表单个嵌段的平均聚合度。称取20 mg MPC30-DEA70加到20 ml0.01 mol/L的Na H2P04/Na2HPO4缓冲液 (p H=6.8) 中, 于磁力搅拌器上搅拌过夜至完全溶解, 调p H值至6.8, 并用孔径0.22μm的滤器过滤, 置4℃保存。 (2) MTT法检测MPC30-DEA70与心肌成纤维细胞的相容性:取原代培养的大鼠心肌成纤维细胞第2、3代按照每孔1×103个接种于96孔板 (Costar, USA) , 约80%融合时弃培养基, PBS冲洗2次, 加入MPC30-DEA70使其终浓度 (μg/ml) 0、1、3、5、10、15、20, 40、60、80、100, 每组各设5个复孔, 同时设调零组及对照组, 继续培养24 h后弃培养基, 加20μL (5 mg/m L) MTT, 37℃, 5%CO2孵育4 h, 弃上清, 每孔加100μL DMSO, 于摇床上避光低速震荡10 min使结晶物充分溶解, 在酶联免疫检测仪OD570 nm (630 nm校准) 测量各孔的吸光值 (A) , 按下式计算抑制率:细胞活力 (%) =[ (对照组A570 nm-实验组A570 nm) /对照组A570 nm]×100%, 绘制浓度效应曲线。 (3) 共聚焦显微镜 (CLSM) 检测细胞内定位:在24孔板中放置已灭菌处理的细胞爬片, 取第2代或第3代心肌成纤维细胞, 按2×104/孔接种到24孔板中, 培养24 h后, PBS冲洗2次, 更换为含10%FBS的DMEM, 避光条件下, 加入混合后静置30 min的基因复合物, 每组设3个副孔, 共培养24 h后弃培养基, 4%多聚甲醛固定15 min, DAPI染核5min, 抗淬灭封片液封片共聚焦显微镜下观察并拍片存档。 (4) 流式细胞仪 (FCM) 检测转染率及荧光强度:取第2代或第3代细胞以1×105/孔接种到6孔板, 各组分别转染24 h后, 胰酶消化2 min并用10%FBS的DMEM培养基重悬细胞, 室温1 000 r/分离心5 min, 小心弃上清, 用500μL PBS重悬细胞, 流式细胞仪检测转染效率和荧光强度。 (5) Western Blot分析转染后心肌成纤维细胞AT1R及Ⅰ型胶原蛋白表达:转染步骤同上, 转染24 h后提取细胞总蛋白, 并进行蛋白浓度测定。以每个样品的总蛋白30μg上样, 进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳, 转至电转膜 (PVDF膜) 上, 用含5%脱脂奶粉室温下封闭3 h, AT1一抗 (1:1 000) 孵育4℃过夜, TBST溶液洗膜3次, 每次5 min, 山羊抗小鼠二抗 (1:2000) 室温孵育1.5 h, 洗膜3次, AP显色液显色。Image J图像分析软件进行条带灰度分析计算目的蛋白与内参蛋白β-actin的比值作为半定量分析。

统计学处理:应用Graphpad Prism 5对数据进行统计学处理, 实验数据用 (x±s) 表示, 样本均数比较采用t检验或单因素方差分析 (One-way ANOVA) , 显著性水准α取为0.05。

结果

MPC30-DEA70与心肌成纤维细胞的生物相容性:与空白对照组相比, 不同浓度MPC30-DEA70与心肌成纤维细胞共培养24 h后在较高浓度时 (>40μg/m L) 才对心肌细胞活力产生抑制, 并且呈现剂量依赖。见图1。

共聚焦显微镜下PC复合物在细胞内的定位:绿色荧光为FAM标记的AT1R AS-ODN蓝色为DAPI复染后的细胞核, 复合物进入细胞后大部分分布于细胞核周围, 极少部分进入细胞核中 (红色箭头所指) 。见图2。

MPC30-DEA70/FAM-AS-ODN基因复合物在大鼠心肌成纤维细胞内的转染率及荧光强度:FCM结果显示随着N/P比值的增大, 即MPC30-DEA70浓度的逐渐加大, 载体复合物的转染效率和荧光强度明显增加, 与空白对照组比较差异有统计学意义 (P<0.05) , N/P=1:1与N/P=15:1组间亦有统计学意义 (P<0.05) , 说明此载体能以较高的转染率载反义寡核苷酸进入心肌成纤维细胞。见表1。

MPC30-DEA70/T1R-AS-ODN复合物溶液对AT1受体以及Ⅰ型胶原蛋白表达的影响:Western blot结果显示转染基因复合物后AT1R表达明显受到抑制, 在N/P=5:1组开始差异有统计学意义 (P<0.05) , 各组之间随N/P比值增大, 对ATI受体蛋白的表达抑制作用亦有增强趋势;而Ⅰ型胶原蛋白的表达在N/P=10:1及15:1组较0:1组亦明显减少, 差异有统计学意义。见图3。

讨论

心肌纤维化是多种心血管疾病发展到一定程度的主要病理改变, 表现为心肌成纤维细胞增生、胶原分泌增多在细胞外间质过度沉积[5]。反义技术是在转录和翻译水平抑制目的蛋白表达, 在疾病治疗方面有巨大潜力[6]。目前研究中较有效的反义技术为反义寡核苷酸技术 (Antisense oligonucleotides, AS-ODN) [7], 但其发展的瓶颈为缺少更安全而有效的载体。

本课题组一直致力于一种新型磷酸胆碱共聚物 (MPC30-DEA70) 作为基因载体的研究[8,9,10], 并成功利用MPC30-DEA70转染多种细胞株及无分裂能力的原代细胞, 均表现出高度细胞相容性, 在安全浓度范围内就可达到满意的转染率。

注:与对照组相比, *P<0.05。

本次实验成功以新型双嵌段磷酸胆碱聚合物 (MPC30-DEA70) 结合反义寡核苷酸技术, 以AT1R作为靶点转染离体培养的心肌成纤维细胞 (CFs) 。MPC30-DEA70表现出良好的细胞相容性, 在>40μg/m L才出现明显细胞毒性。基因复合物多数分布于细胞核周围, 并有少量进入细胞核、且在安全浓度范围内就达到了较高转染率, 最高达95%。Western结果显示, Ⅰ型胶原蛋白表达减少的比例和AT1R不平行, 考虑和敲低AT1R后通过AT2R等其他途径代偿有关, 同时也说明心肌纤维化机制是复杂的非单一途径, 需要进一步研究探索。

综上所述, 本实验中MPC30-DEA70作为一种新型的非病毒性基因载体表现出毒性低、转染率高等优势, 为基因治疗的进一步深入研究提供了一定的理论依据。

摘要：目的:探讨新型阳离子磷酸胆碱聚合物MPC30-DEA70载AT1受体的反义寡核苷酸 (AS-ODN) 对离体培养的大鼠心肌成纤维细胞AT1受体及Ⅰ型胶原蛋白表达的影响。方法:MTT法检测MPC与心肌成纤维细胞的细胞相容性;应用激光扫描共聚焦显微镜 (CLAM) 检测复合物在细胞内的定位, 流式细胞仪 (FCM) 检测转染效率及荧光强度, Western blot检测AT1受体蛋白、Ⅰ型胶原蛋白的表达。结果:MPC浓度>40μg/mL时才出现明显细胞毒性, 激光共聚焦显微镜观察到FAM标记的基因复合物多数分布在细胞核周围, 少量分布于细胞核内。流式结果显示转染效率及荧光强度随N/P比增加而明显增大。Western blot结果显示, 转染复合物后各组细胞AT1受体及Ⅰ型胶原蛋白的表达也相应减少。结论:MPC30-DEA70在安全浓度范围内就能够携带AT1R-ASODN以较高的转染率进入离体培养的大鼠心肌成纤维细胞, 并成功靶向抑制AT1R及Ⅰ型胶原蛋白的表达。从而可以推断阳离子磷酸胆碱聚合物可以有效负载反义寡核苷酸 (AS-ODN) , 靶向性抑制基因的表达, 为新型非病毒性基因载体的研究提供了一定的理论依据。

关键词：磷酸胆碱聚合物,AS-ODN,AT1受体,非病毒基因载体

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