聚多巴胺的合成和性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

受贻贝分泌的强黏附蛋白启发，waite等人最早将这些蛋白质水解，然后对其氨基酸片段统计分析发现，其组成中含有大量的左旋多巴和赖氨酸残基，正是这两种物质使贻贝黏附蛋白的黏附性极强。多巴胺是左旋多巴的儿茶酚类衍生物，它同时具有邻苯二酚基团和氨基，这两种基团是使贻贝黏附蛋白具有强黏附作用的关键结构。

经messer-smisth等人的研究发现，多巴胺能在弱碱性水溶液条件下发生氧化自聚，而且能形成可以涂覆在许多无机材料和有机材料表面的涂膜，这些材料包括贵金属、聚合物、半导体和陶瓷，并且还能借助聚多巴胺涂层上的活性基团对固体材料表面做进一步修饰。

关于多巴胺分子容易自聚的原理，部分研究者认为是其分子上的邻苯二酚基团通过单分子转移与相邻的多巴胺分子苯环上的酚氧基偶合交联，还有研究者认为是其分子上的氨基参与希夫碱取代反应或者迈克尔加成反应，然后发生分子间交联。

关于聚多巴胺与其他材料结合的原理，waite等人通过实验检测认为由于邻苯二酚基团具有很强的配位能力，能和金属形成有机金属络合物，而且邻苯二酚基团被氧化成醌后能与很多基团反应形成共价键。另外，邻苯二酚基团既是氢键的给体又是氢键的受体，这使得聚多巴胺分子与亲水性材料和极性材料表面能通过氢键结合。但后一种理论还未得到实验论证。

2. 研究的基本内容与方案

本研究拟通过在不同反应条件下（溶液ph值、温度、盐酸多巴胺浓度），用盐酸多巴胺在tri-hcl溶液中合成聚多巴胺，再通过正交试验设计法得到最佳的反应条件的

每份合成溶液体积为100ml，对溶液ph值的控制通过调节盐酸加入量,温度通过调节恒温水浴的温度控制，盐酸多巴胺浓度通过改变盐酸盐酸多巴胺的加入量控制。得到的聚多巴胺溶液通过通入氮气进行除氧，再用保鲜膜进行密封保存，然后编号待进行后续检测。

得到的聚多巴胺溶液首先取样蒸发，采用kbr压片法制备样品，通过行红外光谱仪对聚多巴胺的化学结构进行定性分析。另外取样，采用透射电镜对所合成的聚多巴胺进行形貌和尺寸进行观测，采用马尔文激光粒度仪测量聚多巴胺粒径的分布情况。

再将制备好的聚多巴胺溶液作为助剂加入到涂料中，通过与原涂料进行性能（附着力、硬度、耐湿性、耐冲击性）对比，确定其对涂料的改性能力。

3. 研究计划与安排

第1~2周：查阅文献，了解多巴胺特性及其聚合机理，多巴胺聚合的几种方法，了解聚多巴胺的应用现状；

第3~4周：拟定大致实验流程，撰写开题报告；

第5~8周：进行优化对比实验，合成理想的聚多巴胺溶液。

第9~13周：将得到的聚多巴胺溶液作为助剂加入到涂料中，通过对其与原涂料对比，确定聚多巴胺的改性效果。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]郑龙珍,李引弟,熊乐艳,刘文,刘强,韩奎,杨绍明,夏坚.石墨烯-聚多巴胺纳米复合材料制备过氧化氢生物传感器[j].分析化学,2012,01:72-76.

[2]陈丽娟.抗蛋白质吸附聚合物接枝聚多巴胺涂层的设计及其应用[d].中国科学技术大学,2013.

[3]蒋金泓.基于多巴胺自聚—组装行为的聚合物分离膜表面修饰与性能研究[d].浙江大学,2014.

[4]徐又一,蒋金泓,朱利平,朱宝库.多巴胺的自聚-附着行为与膜表面功能化[j].膜科学与技术,2011,03:32-38.