超聲輻照聚合制備功能性高分子微球的研究.pdf

1、單分散功能性高分子微球作為功能高分子材料有著許多優(yōu)點(diǎn),并在眾多領(lǐng)域有著極其廣闊的應(yīng)用前景。隨著納米材料和納米科技的進(jìn)步,通過不同聚合方法制備聚合物納米微球已成為納米材料科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文首先對(duì)超聲輻照用于聚合反應(yīng)的研究,分散聚合制備功能性高分子微球的研究以及熱敏性聚(N-異丙基丙烯酰胺)類材料的研究進(jìn)展做了詳細(xì)介紹,進(jìn)行了系統(tǒng)綜述。 通過常規(guī)加熱分散聚合或無皂乳液聚合方法,可以制備單分散的聚合物微球,得到聚合物微

2、球的粒徑通常在0.5-10 μm范圍,導(dǎo)致常規(guī)加熱分散聚合或無皂乳液聚合方法制備粒徑較小的聚合物微粒十分困難。目前,尚未發(fā)現(xiàn)超聲輻照分散聚合制備功能性高分子微球,以及超聲輻照無皂乳液聚合制備熱敏性高分子微球的研究報(bào)道。所以本論文的研究目的是利用超聲輻照的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合分散聚合、無皂乳液聚合的特點(diǎn),制備粒徑呈單分散,且粒徑較小的多種功能性高分子微球。 在乙醇/水為分散介質(zhì)中,采用苯乙烯為單體,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為穩(wěn)定劑,KPS為

3、引發(fā)劑,進(jìn)行了超聲輻照分散聚合制備聚苯乙烯微球的研究。并與相同配方條件下,常規(guī)加熱制備的聚苯乙烯微球進(jìn)行了對(duì)比研究。制備的聚苯乙烯微球采用TEM觀察其表面形態(tài),利用FT-IR和1HNMR測定了聚合物的結(jié)構(gòu),采用DSC和TGA考察了聚合物的熱力學(xué)性質(zhì),并且用重量法研究了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于常規(guī)加熱分散聚合,超聲輻照聚合可以加快聚合反應(yīng)速率,提高轉(zhuǎn)化率；制備出的聚苯乙烯微球粒徑要比常規(guī)加熱方法小,微球粒徑為80-150nm,且微

4、球呈現(xiàn)核.殼結(jié)構(gòu)(核為聚苯乙烯,殼為PVP)。而且相對(duì)常規(guī)加熱方法來說,超聲輻照條件下PVP更容易與St發(fā)生接枝反應(yīng),聚合物的Tg也比常規(guī)高。 在超聲輻照制備聚(苯乙烯-N-異丙基丙稀酰胺)(Poly(St-co-NIPAAm))熱敏性微球體系中,采用超聲輻照和常規(guī)加熱聚合進(jìn)行對(duì)比,對(duì)St和NIPAAm的無皂乳液共聚制備熱敏性微球進(jìn)行了研究。通過TEM觀察Poly(St-co-NIPAAm)微球的表面形態(tài),結(jié)果表明,與常規(guī)加熱法

5、相比,超聲輻照條件下制備的微球粒徑小,且粒徑均一。利用PCS測量微球在25℃-35℃溫度變化范圍內(nèi)的粒徑變化,研究聚合物的熱敏性質(zhì),表明聚合物在32℃附近表現(xiàn)出最低臨界溶液溫度(LCST),說明微球具有熱敏性。在25℃條件下,通過PCS測定聚合物微球的平均水合粒徑大小,并對(duì)影響微球粒徑大小因素進(jìn)行了探討。微球粒徑大小隨St濃度的增加而增大,隨NIPAAm濃度的增加而減小,隨引發(fā)劑濃度增加而減小。通過可聚合乳化劑甲基丙烯磺酸鈉參與苯乙烯和

6、N-異丙基丙烯酰胺的無皂乳液聚合,制備單分散的Poly(St/SMAS/NIPAAm)熱敏性微球。制備的Poly(St/SMAS/NIPAAm)微球采用TEM觀察其表面形態(tài),經(jīng)激光光散射粒度儀研究其微球粒徑隨溫度變化,結(jié)果表明制得微球表面潔凈,粒徑分布均勻,微球在32℃附近表現(xiàn)出最低臨界溶液溫度(LCST),說明微球具有熱敏性。在25℃條件下,通過PCS測定聚合物微球的平均水合粒徑大小,并對(duì)影響微球粒徑大小因素進(jìn)行了探討。微球粒徑大小隨