溶脹-滲透法制備籠空狀多孔聚苯乙烯微球及CdS納米粒子的負載.pdf

1、聚合物微球的制備研究近年來備受科學(xué)界及材料界的關(guān)注。因為其特殊的尺寸和結(jié)構(gòu)，具有微存儲器、微反應(yīng)器、微分離器和微結(jié)構(gòu)單元等功能，在涂料、環(huán)境工程、顯示材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域起著特殊而關(guān)鍵的作用。影響聚合物微球性能最重要的因素是微球的尺寸和結(jié)構(gòu)形貌。因此，如何控制聚合物微球的形貌是近年來科學(xué)家關(guān)注的研究熱點。各種特殊形貌（例如雪人形、啞鈴形、樹莓形、高爾夫球形等）的聚合物微球，相繼被成功制備。多孔結(jié)構(gòu)是其中最引人關(guān)注的形貌之一。多孔聚合物微

2、球因為有著高比表面積和低密度等特點，能被廣泛應(yīng)用于表面學(xué)科相關(guān)的領(lǐng)域中?，F(xiàn)階段，人們已研究出多種制備多孔聚合物微球的方法，例如，懸浮聚合法，種子微球溶脹法，分散聚合法，SPG膜法，微流體技術(shù)等。然而，這些制備方法或需要大量表面活性劑或步驟繁多。因此，研究簡單、高效的多孔聚合物微球的制備方法在工業(yè)應(yīng)用中具有重要意義。
　　 本論文利用混合溶劑對磺化聚苯乙烯微球(SP)的溶脹-滲透過程，高效制備出籠空狀多孔聚合物微球。通過改變混合溶

3、劑的配比和用量、溶脹-滲透時間等條件，進行籠空狀多孔聚合物微球孔徑尺寸的調(diào)控。制備出的籠空狀多孔聚合物微球可以作為負載無機納米粒子的骨架，在其上原位生成和吸附硫化鎘(CdS)納米粒子，從而得到CdS/SP復(fù)合籠空狀多孔聚合物微球。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.溶脹-滲透法制備籠空狀多孔聚合物微球。將SP微球分散至乙醇/水/正庚烷(5∶5∶variablew/w/w)混合溶劑中，溶脹溫度為70℃，時間分別為1h、5h、20h。

4、研究結(jié)果表明，當(dāng)混合溶劑配比分別為5∶5∶0.1，5∶5∶0.5，5∶5:1時，隨著正庚烷組分用量的增加，形成的籠空狀多孔SP微球孔徑由2.7μm增加到3.5μm。當(dāng)混合溶劑配比為5∶5∶0.1時，隨著溶脹-滲透時間的增加，微球由無孔成為多孔結(jié)構(gòu)后，微球表面出現(xiàn)坍塌，多孔結(jié)構(gòu)消失。而當(dāng)混合溶劑配比為5∶5∶0.5時，隨著溶脹-滲透時間的增加，籠空狀多孔結(jié)構(gòu)愈發(fā)明顯。微球粒徑由1.96μm增至3.5μm。方法中涉及的原料均為簡單常用并且易

5、得的工業(yè)原料，且實驗步驟簡單，因此，這種溶脹-滲透法制備籠空狀多孔聚合物微球具有很大的實用前景。
　　 2.溶脹-滲透法形成籠空狀多孔聚合物微球的機理研究。利用光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡及透射電鏡研究了不同實驗條件下制備的聚合物微球形貌。研究結(jié)果表明，乙醇/水/正庚烷混合溶劑中的任一組分對形成籠空狀多孔聚合物都是必不可少的。通過比較SP微球在不同攪拌條件，不同混合溶劑中的溶解性能，可以認為籠空狀多孔聚合物微球形成是一個正庚烷溶脹-水滲

6、透-水相聚集成孔的過程。由于正庚烷與乙醇是互溶的，在加熱及攪拌的過程中，正庚烷與SP微球接觸，并將SP微球溶脹。同時SP微球上的磺酸根又是非常親水的基團，因此在正庚烷溶脹SP微球的過程中，水相被大量的磺酸根穩(wěn)定，由于滲透壓的作用，水相繼續(xù)向微球內(nèi)部滲透，聚集成更大尺寸的區(qū)域，SP微球尺寸也隨之增大。在后期微球干燥過程中，溶劑蒸發(fā)后形成多孔微球。
　　 3.SP籠空狀多孔聚合物微球負載CdS納米粒子。利用上述溶脹-滲透法制備的SP