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界面引发乳液聚合制备核壳粒子

作　者: 刘维均
导　师: 张志成
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 中国科学技术大学 反相微乳液聚合 合成聚合物 苯乙烯 乳化剂 博士学位论文 常温常压 氧化还原界面 引发剂 引发体系
分类号: TQ316.334
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


本论文使用氧化还原界面引发方法和γ-辐照技术，在常温常压下分别于无皂种子乳液、正相和反相体系中，成功地制备了亲水壳亲油核、亲油壳亲水核的双亲核壳粒子聚合物，在此基础上和γ-辐照技术相结合制备无机包覆聚合物的具有一定磁性的聚合物／无机复合材料。利用界面引发体系在常温常压下一步法制备聚合物中空球和结合γ-辐照技术制备出了具有一定空穴结构的聚合物包裹无机复合材料。并初步探讨了界面引发乳液聚合在促进水溶性单体与油溶性单体共聚方面以及制备聚合物-无机复合材料所具有的优越性、可能机理和影响因素。1．利用氧化还原界面引发体系（CHPO／FeSO4·7H2O）引发PSt无皂种子乳液聚合制备以PSt为核，PMAA为壳的双亲核壳纳米粒子，第二单体的量、不同的苯乙烯种子和温度对聚合反应速度和产物乳胶粒子尺寸和形态的影响。证实了界面引发体系对St与MAA共聚的促进作用，并有利于核壳结构的形成。随后，将界面引发乳液聚合的思路引入反相乳液体系，选择了抗坏血酸（ASA）和过氧化羟基异丙苯（CHPO）组成一种新型界面引发剂，利用一步反应的思想合成了PAA／PSt核壳聚合物，通过电镜以及其它的表征手段，说明成功地利用界面引发的思想可以一步合成核壳聚合物。研究了不同引发剂、单体及乳化剂含量对反相微乳液聚合的转化率、聚合物组成以及乳胶粒子形态结构的影响。2．仍然使用（CHPO／FeSO4·7H2O）引发体系，首先合成了PSt／PAM核壳粒子，在粒子的表面有大量的酰胺基，然后在得到的乳液体系中加入NiSO4和Na2S2O3·5H2O，利用γ-射线的强还原性将Na2S2O3·5H2O还原产生S2-从而与Ni2+形成金属硫化物NiS的P（St-co-AM）／NiS聚合物-无机复合材料。3．作为一项拓展性的研究，我们以过氧化羟基异丙苯（CHPO／FeSO4·7H2O）为氧化还原引发体系，在O／W和W／O中引发PSt聚合，在一定的条件可以在常温常压下一步合成聚合物PSt中空球，并且讨论了不同的苯乙烯的量以及加入方式对形成中空球的影响。4．利用上述在反相乳液中一步法合成聚合物中空球，结合γ-射线在常温常压下即可将金属盐还原成金属单质的思想，我们分两步制备出了具有一定空穴结构的无机纳米-聚合物（Ag／PSt）复合材料：1利用γ-射线在常温下还原AgNO3制备单分散的Ag；2在产生的Ag纳米粒子基础上，利用氧化还原界面法（在water-oil乳液的界面）包裹上聚苯乙烯壳层制备Ag@Pst杂化材料。5．羟甲基纤维素钠含有大量的羟基以及在溶于水后能形成舒展长链结构的特点，我们在实验中以此作为模板，比较了在有无羟甲基纤维素存在下会生成不同形貌的无机纳米材料，在有羟甲基纤维素存在时会形成棒状以及线型。结合上述在反相乳液中一步合成聚合物中空球，我们分两步制备出了具有一定空穴结构的无机纳米-聚合物（CdS／PSt）复合材料：1利用γ-射线在常温下还原Na2S2O3·5H2O产生的S2-与Cd2+离子结合形成金属硫化物CdS；2在产生CdS的基础上，利用氧化还原界面法（在water-oil乳液的界面）包裹上聚苯乙烯壳层制备CdS@PSt杂化材料。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
第一章 文献综述  10-35
  1.纳米材料的制备的研究进展  11-16
    1.1 纳米粉体材料的制备进展  11-13
    1.2 有机/无机纳米复合材料的制备进展  13-16
  2.Gamma Ray(γ-ray)射线辐射法纳米材料的制备进展  16-20
    2.1 纳米金属或合金粉末的制备  17-18
    2.2 纳米金属氧化物的制备  18
    2.3 纳米金属硫族化合物的制备  18-19
    2.4 γ-ray辐射合成法在制备无机/有机纳米复合材料的一些情况  19-20
  3.微乳液聚合  20-27
    3.1 微乳液聚合的特点  21-22
    3.2 微乳液聚合机理  22-23
    3.3 影响微乳液聚合的因素  23-25
    3.4 微乳液聚合的应用  25-27
  4.设计思想 本课题的主要内容  27-29
  参考文献  29-35
第二章 界面聚合制备PSt/PMAA以及PAA/PSt核壳粒子  35-57
  2.1 前言  35-36
  2.2 界面引发苯乙烯无皂种子乳液聚合  36-46
    2.2.1 实验部分  36-38
    2.2.2 结果与讨论  38-46
    小结  46
  2.3 界面引发丙烯酸/苯乙烯反相微乳液聚合  46-54
    2.3.1 前言  46-47
    2.3.2 实验部分  47-49
    2.3.3 结果与讨论  49-54
    小结  54
  参考文献  54-57
第三章 PSt/PAM-NiS杂化材料制备  57-72
  3.1 前言  57-58
  3.2 实验部分  58-60
  3.3 结果与讨论  60-69
  本章小结  69
  参考文献  69-72
第四章 界面引发制备聚苯乙烯中空球  72-91
  4.1 前言  72-74
  4.2 界面引发W/O乳液制备聚苯乙烯中空球和表征  74-81
    4.2.1 实验部份  74-75
    4.2.2 实验结果与讨论  75-81
  4.3 界面引发O/W乳液聚合制备聚苯乙烯中空球和表征  81-87
    4.3.1 实验部份  81-82
    4.3.2 实验结果与讨论  82-87
  本章小结  87
  参考文献  87-91
第五章 界面引发和γ-辐照制备Ag/PSt粒子  91-104
  5.1 前言  91-92
  5.2 实验部分  92-93
  5.3 结果与讨论  93-101
  本章小结  101
  参考文献  101-104
第六章 以HMMC为模板合成CdS粒子和界面聚合制备CdS/PSt  104-122
  6.1 前言  104-105
  6.2 在γ射线作用下以HMMC为模板合成CdS纳米粒子  105-109
    6.2.1 实验部分  105-106
    6.2.2 结果与讨论  106-109
    小结  109
  6.3 TEPA/CHPO界面引发和γ射线合成CdS/PSt复合材料  109-118
    6.3.1 实验部分  109-110
    6.3.2 结果与讨论  110-118
    小结  118
  参考文献  118-122
致谢  122-123
附录:攻读学位期间完成的论文  123

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业（高聚物工业） > 生产过程 > 聚合反应过程 > 按方法分 > 乳液聚合
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