PMMA-SiO-,2-有機-無機復(fù)合粒子及無機空心微球的制備與表征.pdf

1、近年來，有機/無機納米復(fù)合粒子一直是材料科學(xué)的研究熱點，這是由于有機/無機復(fù)合粒子兼具有機材料和無機材料的優(yōu)點。同時，中空微球由于具有密度小、比表面積大、穩(wěn)定性好和具有表面滲透能力等優(yōu)點，也成為材料科學(xué)家關(guān)注的焦點之一。本文采用常規(guī)乳液聚合的方法，在二氧化硅溶膠粒子存在下合成了SiO<,2>/PMMA復(fù)合粒子。二氧化硅粒子不需通過表面改性，直接用于原位聚合；采用分散聚合的方法制備表面帶有正電荷的聚苯乙烯微球，并用其作為模板粒子，用一種簡

2、便的方法制備了二氧化鈦空心微球。進(jìn)一步采用類似的方法制備了空腔中裝載了納米粒子的二氧化硅空心微球。具體研究結(jié)果如下： (1)以堿性單體---4-乙烯基吡啶(4-VP)為輔助單體，通過4-VP與二氧化硅粒子表面顯酸性的羥基之間的酸堿作用，將有機聚合物與無機粒子結(jié)合起來，制備了SiO<,2>/PMMA復(fù)合粒子。研究表明復(fù)合粒子的形態(tài)可以通過調(diào)節(jié)乳化劑的類型和用量、單體/SiO<,2>的質(zhì)量比、SiO<,2>的粒徑、單體加入方式等反應(yīng)

3、條件來控制。透射電鏡、掃描電鏡、熱失重、Zeta電勢等分析表明，得到了有機/無機復(fù)合粒子。 (2)在本實驗組獨創(chuàng)的制備二氧化硅空心微球的基礎(chǔ)上，本論文進(jìn)一步用此方法制備了二氧化鈦空心微球。采用少量的陽離子單體一甲基丙烯酰氧基三甲基氯化銨(MTC)作為共聚單體，用分散聚合的方法在水/醇介質(zhì)中合成了表面帶有正電荷的聚苯乙烯微球，并用其作為模板粒子，制備了中空二氧化鈦微球。在模板粒子分散液中加入氨水和鈦酸正丁酯，通過鈦酸正丁酯的Sol

4、-Gel反應(yīng)形成二氧化鈦。由于二氧化鈦表面帶負(fù)電，被帶有正電荷的聚苯乙烯粒子捕獲，得到了二氧化鈦殼層包覆模板粒子的復(fù)合粒子。聚苯乙烯同時或者稍后溶解，得到了中空微球。不需再外加有機溶劑或通過煅燒來除去模板粒子。在制備微球的過程中，可以得到TiO<,2>/PS復(fù)合微球或者TiO<,2>空心微球，其形態(tài)可以通過氨水用量來調(diào)節(jié)。 (3)進(jìn)一步使用上述制備空球的方法，合成了空腔中裝載有納米二氧化硅粒子的二氧化硅空球。首先采用分散聚合的方

5、法在納米二氧化硅粒子的存在下，分兩次加入陽離子輔助單體，合成了表面帶有正電荷且包覆了多個納米二氧化硅粒子的聚苯乙烯微球。再用此微球作為模板粒子，加入氨水和正硅酸乙酯，通過Sol-Gel過程形成二氧化硅，由于二氧化硅表面帶負(fù)電，通過電荷相互作用吸附到帶有正電荷的聚苯乙烯粒子上，得到了二氧化硅殼層包覆模板粒子的復(fù)合微球，聚苯乙烯同時或稍后“溶解”并從二氧化硅殼層的孔隙中擴(kuò)散出來，于是，實現(xiàn)了一步法制備二氧化硅空心微球，且其空腔中裝載了納米二