濃乳液模板法制備多孔聚合物材料.pdf

1、濃乳液模板法（Concentrated emulsion templating）制備多孔材料是將濃乳液的連續(xù)相作為聚合相，在一定溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合結(jié)束后經(jīng)洗滌干燥即可得到多孔結(jié)構(gòu)的聚合物材料。與其它制備多孔材料的方法相比，濃乳液模板法具有可精確控制孔及通道直徑的大小和分布的優(yōu)點(diǎn)。本文用濃乳液聚合模板法制備了一系列具有多孔結(jié)構(gòu)的聚合物材料。主要工作如下： 1．用濃乳液聚合的方法合成了聚丙烯酰胺泡孔材料。其中以丙烯酰胺為單體，

2、過(guò)二硫酸鉀為引發(fā)劑，水為溶劑，十六烷基三甲基溴化銨為乳化劑，環(huán)己烷為分散劑，聚乙二醇為交聯(lián)劑。得到的泡孔材料具有相互連通的多孔結(jié)構(gòu)；討論了乳化劑用量，分散相體積分?jǐn)?shù)的變化對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)和材料密度的影響；研究了交聯(lián)劑用量對(duì)材料吸水性的影響；且通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)濃乳液法制得的聚丙烯酰胺泡孔材料比本體法制得的有較高的吸水性； 2．用兩步法合成了親水/親油多孔材料。其中用濃乳液聚合首先合成聚苯乙烯多孔基體，然后通過(guò)浸泡將丙烯酰胺填充到孔中并聚合，

3、制得復(fù)合材料。采用壓汞測(cè)孔法表征了其孔隙率和孔徑，發(fā)現(xiàn)孔隙率隨濃乳液分散相體積分?jǐn)?shù)的增加而增大，孔徑變化不大；改變丙烯酰胺溶液濃度時(shí)則對(duì)自由孔隙有明顯影響，濃度越高孔隙越小。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行吸水性和飽和水蒸氣滲透測(cè)試，觀察到丙烯酰胺濃度越低，材料吸水率越高，在飽和水蒸氣中閉孔需要的時(shí)間越長(zhǎng)；反之，當(dāng)丙烯酰胺濃度越高，吸水率越低，越容易閉孔； 3．研究了雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂反相濃乳液體系的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)有乳化劑存在的同時(shí)，在分散相中加入二氧

4、化硅膠體粒子能大大改善濃乳液的穩(wěn)定性，增強(qiáng)濃乳液體系中界面膜的強(qiáng)度，有效抑制液滴聚并；同時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂的預(yù)固化能適當(dāng)調(diào)節(jié)連續(xù)相的黏度，也能促使乳液穩(wěn)定；乳化劑用量的增加能使體系的界面強(qiáng)度提高，抑制液滴間的聚并，有利于濃乳液穩(wěn)定，而分散相體積分?jǐn)?shù)的提高則不利于乳液穩(wěn)定； 4．用濃乳液模板法制備出了雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂多孔材料。系統(tǒng)研究了二氧化硅膠粒濃度，連續(xù)相預(yù)固化程度，乳化劑用量，固化劑用量以及分散相體積分?jǐn)?shù)等諸多因素的變化對(duì)多孔材料孔

5、徑和分布的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)預(yù)固化時(shí)間低于5min時(shí)連續(xù)相黏度較低，體系界面強(qiáng)度降低導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)有所變型，當(dāng)預(yù)固化高于60min不利于液滴的分散，孔徑分布均勻性降低；當(dāng)乳液濃度超過(guò)82%時(shí)，分散的液滴聚并的趨勢(shì)增加，孔徑分布均勻性變差，當(dāng)乳液濃度為86%時(shí)，有大孔出現(xiàn)； 5．系統(tǒng)的研究了對(duì)氨基苯酚三縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂濃乳液的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)此液系統(tǒng)在HLB值為8．6時(shí)穩(wěn)定性較高，HLB值較小或較大時(shí)，均不能得到足夠穩(wěn)定的濃乳液，因而不能得到

6、理想的多孔結(jié)構(gòu)；并且在HLB值為8．6的情況下研究了三種乳化劑（聚乙二醇型非離子乳化劑NPE-4、多元醇型非離子乳化劑Span20和由Span80和Tween80組成的復(fù)合乳化劑）對(duì)濃乳液穩(wěn)定性的影響。并通過(guò)對(duì)三種情況下多孔材料孔壁結(jié)構(gòu)的觀察和體系中分子之間相互關(guān)系對(duì)濃乳液體系界面模型進(jìn)行分析模擬，合理的解釋了濃乳液的穩(wěn)定機(jī)理； 6．用濃乳液模板法制備出了對(duì)氨基苯酚三縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂多孔材料。研究了二氧化硅膠粒膠粒濃度，乳化劑

7、用量，連續(xù)相預(yù)固化時(shí)間，固化劑用量，分散相體積分?jǐn)?shù)等因素對(duì)多孔形態(tài)的影響。發(fā)現(xiàn)連續(xù)相預(yù)固化時(shí)間，固化劑用量和分散相體積分?jǐn)?shù)對(duì)多孔結(jié)構(gòu)影響較大。當(dāng)預(yù)固化時(shí)間低于15min時(shí)，乳液穩(wěn)定性差，不能得到多孔材料；當(dāng)預(yù)固化時(shí)間高于75min時(shí)，體系黏度過(guò)高，不利于濃乳液形成過(guò)程中液滴的分散，也得不到分布均勻的多孔材料；只有當(dāng)預(yù)固化時(shí)間為60min時(shí)得到多孔材料的孔徑最小。此外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)連續(xù)相濃度大于76%時(shí)，得到的多孔材料相鄰的孔之間形成相互連接