中空聚合物微球的合成與表征.pdf

1、中空聚合物微球因其殼層聚合物與中空空腔內(nèi)的空氣之間存在較大的折光指數(shù)差及其中空特殊結(jié)構(gòu),從而具有優(yōu)異的遮光性和可形變性,可用作聚合物系遮蓋性顏料、抗紫外填料和手感改性劑等,可廣泛地應(yīng)用于涂料、油漆、造紙、皮革、化妝品等行業(yè),同時(shí)在微膠囊材料、醫(yī)藥保健等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。鑒此,本文開展了聚(丙烯酸酯/苯乙烯)系中空聚合物微球的合成和表征研究,從理論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)中空聚合物乳液的制備工藝和中空形成機(jī)理進(jìn)行探討。
　　第一章，主要對(duì)

2、國內(nèi)外中空聚合物微球的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述和分析。分析了堿(酸)溶脹法、動(dòng)態(tài)溶脹法、SPG膜乳化法、W/O/W乳液聚合法、封裝非溶劑乳液聚合法等基于乳液法技術(shù)制備中空聚合物微球的各種方法的優(yōu)缺點(diǎn);基于不同的模板聚合制備中空聚合物微球的機(jī)理——轉(zhuǎn)錄合成和形態(tài)合成,比較了以帶電物質(zhì)為模板的層層吸附法、以無機(jī)粒子和以不同類型表面活性劑(陰、陽和陰/陽離子型)為模板的新穎模板聚合技術(shù)各自的優(yōu)劣勢(shì);另外,簡(jiǎn)要說明了自組裝法制備中空聚合物微球的技術(shù)。

3、
　　第二章，主要對(duì)堿/酸溶脹法制備中空聚合物微球的工藝進(jìn)行了實(shí)踐和理論研究。采用乳液聚合合成聚(甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸)種子膠乳,接著對(duì)種子體進(jìn)行擴(kuò)徑得到大粒徑二次種子膠乳,然后以種子乳液聚合制備聚(甲基丙烯酸甲酯—丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯—甲基丙烯酸)(P(MMA-BA-MAA)/F(St-MAA))核殼膠乳,最后對(duì)上述核殼膠乳加以堿/酸溶脹處理后成功地制備得到中空度約30％~45%的中空聚合物微球

4、,且粒徑可在300nm~1200nm之間任意調(diào)控。運(yùn)用透射電鏡、場(chǎng)發(fā)式掃描電鏡、動(dòng)態(tài)光散射等分析方法研究了種子體大小、種子酸含量、核殼比例以及殼組成St/MAA等諸因素對(duì)最終聚合物微球的中空形態(tài)的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)為制備理想形態(tài)的中空聚合物微球,核殼比例與殼組成St/MAA其實(shí)存在一定的工藝參數(shù)的匹配關(guān)系,只有在該匹配工藝條件下得到的核殼聚合物微球經(jīng)堿/酸處理后可得到高中空度且形態(tài)完整的中空聚合物微球。另外,通過調(diào)整各階段聚合單體的用量和乳

5、化劑類型及用量可以控制各階段的微球粒徑包括一、二次種子和核殼膠乳,并實(shí)現(xiàn)調(diào)控最終中空聚合物微球的粒徑。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文實(shí)驗(yàn)觀察到核殼微球在堿處理后表面產(chǎn)生細(xì)孔,在接著的酸處理后表面細(xì)孔消失并趨于光滑致密,這說明堿處理時(shí)表面細(xì)孔是堿分子進(jìn)入核層的通道,酸處理時(shí)微球表面殼層發(fā)生了重組。因此,可以推斷中空形成機(jī)理為:高溫堿處理時(shí)堿分子擴(kuò)散進(jìn)入梭基核內(nèi),并與梭基核發(fā)生相互作用,導(dǎo)致核內(nèi)分子鏈向粒子外部遷移,而酸處理時(shí)殼層被固定,從而形成空洞

6、結(jié)構(gòu)。另外,實(shí)驗(yàn)還意外地發(fā)現(xiàn)了一種新穎的異形聚合物粒子,且有意義的是該聚合物粒子具有形態(tài)記憶特性,即其形態(tài)在重復(fù)的堿、酸處理過程中會(huì)交替地呈現(xiàn)環(huán)形或中空球形。
　　第三章，著重研究了模板法制備中空聚合物微球的工藝技術(shù)。采用陽離子表面活性劑二甲基二十八烷基澳化按或二甲基二十八烷基氯化按在水中形成的囊泡膠束作為模板,基于模板法的形態(tài)合成原理通過模板聚合制備中空度聚合物微球。實(shí)驗(yàn)成功地制備了中空度約45%一65%的中空聚苯乙烯乳膠微球。