【摘要】：單分散、大粒徑聚合物微球是近20年來(lái)開(kāi)發(fā)的一類(lèi)球形高分子粒子,在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、情報(bào)信息、化學(xué)化工、醫(yī)學(xué)免疫及生物化學(xué)等許多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。而交聯(lián)型單分散微球因其良好的吸附性能、力學(xué)性能具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題通過(guò)選擇合理的分散聚合體系,制備出單分散微米級(jí)非交聯(lián)和交聯(lián)的聚苯乙烯微球。考察了不同聚合參數(shù),諸如:不同加料方式、穩(wěn)定劑濃度、初始單體濃度、引發(fā)劑濃度、聚合時(shí)間等因素對(duì)聚合體系穩(wěn)定性、微球粒徑及其分布的影響和變化規(guī)律。結(jié)果表明:粒徑隨引發(fā)劑濃度、初始單體濃度、聚合時(shí)間的增加而增加,隨穩(wěn)定劑用量的增大而減小,同時(shí),一次加料有助于形成單分散的微球。通過(guò)增加引發(fā)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方法制備出單分散交聯(lián)聚苯乙烯微球,并對(duì)其進(jìn)行表征和溶解性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)所制備的微球具有很好的單分散性和很好的球形度,在甲苯溶液中只能溶脹,不能完全溶解,交聯(lián)度達(dá)到69%。通過(guò)對(duì)聚合物粒子的紅外譜圖研究,認(rèn)為在分散聚合中,分散穩(wěn)定劑以物理方式吸附在粒子表面。 基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出了以下的成核機(jī)理假設(shè),分散聚合過(guò)程可分為三個(gè)階段。(1)均相聚合期:單體、分散劑和引發(fā)劑全部溶解于分散介質(zhì)中,形成均相體系。溫度上升到聚合溫度后,引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基,并引發(fā)聚合,生成了溶于介質(zhì)的齊聚物自由基,該階段類(lèi)似于溶液聚合。(2)成核期:當(dāng)鏈長(zhǎng)超過(guò)臨界鏈長(zhǎng)后,齊聚 WP=4 物從介質(zhì)中析出,多個(gè)齊聚物鏈團(tuán)聚成聚合物核,核與核之間會(huì)聚并直至形成立構(gòu)穩(wěn)定的粒子,其穩(wěn)定作用由物理吸附在粒子表面的分散劑提供。(3)粒子增長(zhǎng)期:該階段粒子數(shù)保持恒定,粒子的增長(zhǎng)一方面靠吸收單體、引發(fā)劑和自由基在粒子相中聚合,另一方面靠吸附由連續(xù)相生成的齊聚物而增長(zhǎng),直至單體消耗完全。 本課題通過(guò)聚合參數(shù)對(duì)粒徑及粒徑分布的影響研究,得出了粒徑為1.8μm、2.2μm單分散聚苯乙烯粒子的推薦配方。
【圖文】：

進(jìn)一步反應(yīng)的官能團(tuán)，其接枝效率遠(yuǎn)高于均聚物分散劑。而且不論是親油體還是親水性單體，大單體的親水性越好，越有利于減小粒徑分布。有些劑同時(shí)存在靜電穩(wěn)定作用，如 PAA；有些體系使用過(guò)氧化物為引發(fā)劑，也靜電穩(wěn)定作用。顯然，，在同樣條件下，其穩(wěn)定作用比單一的立構(gòu)穩(wěn)定劑更得到的粒徑更小。袁才登等人[21]以丙烯酸酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體制備梳型分散劑，所設(shè)計(jì)制備的梳形分散劑分子中含有雙鍵和眾多長(zhǎng)鏈的烷烴側(cè)基，在聚合中這些分散劑分子不但可以被吸附在初級(jí)粒子表面，而且還能通過(guò)雙鍵直與共聚反應(yīng)，即所得分散劑具有反應(yīng)活性和梳形分子結(jié)構(gòu)，這樣就將分散子以共價(jià)鍵錨定的方式固定在初級(jí)粒子上，將其用于苯乙烯和二烯基苯的性介質(zhì)中的分散共聚合，結(jié)果表明，它有很好的穩(wěn)定作用，其分散效果的與梳形結(jié)構(gòu)的“梳齒”部分長(zhǎng)短有關(guān)。機(jī)理如下圖所示。

a b圖 3.1 不同加料方式得到的 PS 微球的 SEM 照片不同加料方式對(duì)聚苯乙烯微球的影響如圖 3.1 所示。a 圖為一次性加入單到的微球掃描電鏡照片，b 圖為單體用滴加的方法加入得到的聚苯乙烯微描電鏡照片。其中初始單體濃度為 10 ％，引發(fā)劑含量為 0.1 ％，穩(wěn)定劑 5 ％，反應(yīng)溫度 70℃。從兩圖可以明顯看出，一次加料法得到的微球粒子分布均勻，呈現(xiàn)較好散性。而滴加單體法得到的粒子有大有小，粒子大小分布不均勻,不能得散的微球。反應(yīng)單體一次性加入反應(yīng)體系時(shí)，引發(fā)劑同時(shí)被引發(fā)且獲得幾率相當(dāng)，保證微粒在同一基礎(chǔ)上增長(zhǎng)，可以得到單分散的聚苯乙烯微加單體時(shí)，引發(fā)劑分批引發(fā)，即先進(jìn)入反應(yīng)體系的單體先被引發(fā)劑引發(fā)其獲得單體的幾率也較大，粒子比較大，后加入的生成的粒子就較小，
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類(lèi)號(hào)】：TB324

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 顧相伶;沉淀聚合制備單分散高分子微球及其自組裝[D];山東大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張利娜;高交聯(lián)單分散聚合物微球的制備與表征[D];濟(jì)南大學(xué);2011年

2 曹康麗;分散聚合法制備單分散PAM微球及SiO_2/PAM核/殼復(fù)合微球的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

3 孟準(zhǔn);超臨界二氧化碳中的光聚合研究[D];北京化工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2657509