含高分子刷的聚苯乙烯微球制備與表征.pdf

1、高分子刷的制備可以通過物理吸附法和化學鍵合法來實現(xiàn)。化學鍵合法包括“從表面接枝”和“接枝到表面”這兩種技術(shù)。“從表面接枝”技術(shù)由于可制得高接枝密度的高分子刷而倍受關(guān)注。本文通過無皂乳液聚合法合成種子、半連續(xù)補加法表面局栽光引發(fā)劑及運用“從表面接枝”技術(shù)這三步法,成功制得含有聚電解質(zhì)刷(PAA)以及溫敏性刷(PNIPAM)的單分散亞微米級聚苯乙烯微球。本文首先合成了含有雙鍵和酯鍵的光引發(fā)劑Darocur methacrylate,通過1H

2、NMR和13C NMR等表征手段對其結(jié)構(gòu)進行了分析。結(jié)果表明所制備的光引發(fā)劑達到預(yù)定設(shè)計的結(jié)構(gòu),且具有較高的純度。通過無皂乳液聚合成功制得單分散性好的亞微米級聚苯乙烯微球,并考察了聚合體系的pH值變化,單體濃度及引發(fā)劑用量對聚合轉(zhuǎn)化率,微球粒徑及其分布的影響。采用NaOH和NaHCO3復(fù)合溶液調(diào)節(jié)聚合體系pH值是控制聚合動力學、微球粒徑及單分散性的一種有效手段。最終轉(zhuǎn)化率隨加入的堿性混合溶液增加而下降,由于pH調(diào)節(jié)劑同時起到電解質(zhì)的作用

3、,使微球粒徑存在極大值。同時,反應(yīng)前期聚合速率隨引發(fā)劑過硫酸鉀用量的提高而增大,但過大的用量會導(dǎo)致體系pH偏低,使引發(fā)劑過早消耗完畢,故反應(yīng)后期最終轉(zhuǎn)化率反而偏低。而過低的用量則會影響粒徑的單分散性。引發(fā)劑用量的適度提高會增加聚合體系穩(wěn)定性并改善微球的單分散性,而粒徑則趨小。單體濃度的變化對聚合速率影響不大,而最終粒徑往往隨單體濃度的提高而有所增大,但過高的單體濃度也會影響粒徑的單分散性乃至體系失穩(wěn)。利用透射電鏡(TEM),原子力顯微鏡

4、(AFM),動態(tài)光散射(DLS),表面電荷滴定,凝膠色譜(GPC)和紅外光譜(IR)等多種方法對含有聚電解質(zhì)刷微球的特殊核殼結(jié)構(gòu)進行了驗證。并考察單體濃度,種子量,光引發(fā)劑用量對高分子刷生長過程以及測試環(huán)境對高分子刷在微球表面形態(tài)的影響。含高分子刷的微球尺寸隨著反應(yīng)時間、單體濃度以及光引發(fā)劑用量的增加而增大。此外,聚電解質(zhì)刷(PAA)生長的“長度”先隨著種子量的增加而增加,當種子量增加到一定程度時,又隨著種子量的增加聚電解質(zhì)的“長度”反

5、而減小。同時,表面含有聚電浙江大學碩士學位論文解質(zhì)刷的聚苯乙烯微球直徑隨著測試環(huán)境的變化有所改變。pH值、測試體系的離子強度對表面含有PAA刷的PS微球直徑有一定的影響。微球直徑隨著pH值的降低、離子強度的增加而降低。采用GPC對水解下來的高分子刷進行表征可得,分子量基本不隨時間,AA含量以及種子量的變化而變化,但一般均呈雙峰分布。本文還制備了表面含有溫敏性聚N一異丙基丙烯酸胺高分子刷的單分散聚苯乙烯微球,并用DLS、GPC、IR對其進

6、行了表征。表面含有溫敏性高分子刷的聚苯乙烯微球直徑隨著紫外光反應(yīng)時間的延長而增加。當升高測試溫度時,微球的直徑將降低。當對同一個樣品反復(fù)變化測試溫度時,發(fā)現(xiàn)表面含有溫敏性高分子刷的聚苯乙烯微球直徑先隨著測試溫度的升高而降低到與種子基本一致,然后降低測試溫度,微球直徑有所增大,說明溫敏性刷的伸展和收縮是一可逆過程。同時,用GPC測試了紫外光反應(yīng)時間對高分子刷分子量的影響,發(fā)現(xiàn)溫敏性高分子刷的分子量基本不隨反應(yīng)時間的延長而變化,且一般也存在