基于聚离子液体的纳米复合材料的制备与表征

摘要

近年来,聚离子液体由于具有优良的机械稳定性、离子导电性、加工性和可控性等,受到了越来越多研究者的关注。作为一种新型的聚合物,它的研究范围已从导电聚合物固态电解质扩展到电学、光学和与生物相关的有较高结构的纳米级功能材料,且在有机分散剂、纳米复合材料、电化学、吸附剂等方面显示出明显的优势。尽管过去数年国内外研究人员对聚离子液体进行了深入研究,但聚离子液体在诸多研究领域仍处于起步阶段,其潜在应用前景十分广阔。因此,基于聚离子液体的纳米复合材料的研究是非常重要的。
　　本文对原子转移自由基聚合法(ATRP)制备聚苯乙烯型聚离子液体中空微球,原子转移自由基聚合法在聚离子液体微球表面制备聚合物刷,原子转移自由基聚合法在介孔二氧化硅纳米粒子表面制备聚合物刷做了详细的研究。
　　本论文分为以下四部分:
　　第一章:对聚离子液体进行分类,介绍了它的性质及各类聚离子液体的合成,综述了聚离子液体在有机分散剂、纳米复合材料、电化学、吸附剂和分离等方面的应用。此外,还介绍了原子转移自由基聚合法,并提出本论文的设计思路。
　　第二章:以VBIm-Cl为单体、CuBr为催化剂、Bipy为配体、Bis作为交联剂、水和甲醇作为溶剂在引发剂固载的SiO2表面进行ATRP聚合制备了SiO2@聚苯乙烯型聚离子液体微球,接着用HF除去内核,得到聚苯乙烯型聚离子液体中空微球。中空微球的平均粒径大约在250 nm左右,外壳的厚度在25 nm左右,具有良好的热稳定性。这些聚苯乙烯型聚离子液体中空微球被期望应用为纳米反应器。
　　第三章:利用大分子引发剂聚离子液体微球的末端活性端基引发DMAEMA进行嵌段聚合反应制备离子液体嵌段聚合物,在聚离子液体微球表面制备了聚合物刷。动力学研究表明离子液体VBIm-Cl在引发剂固载的SiO2纳米粒子表面的接枝聚合是活性/可控聚合。运用红外光谱、透射电镜、XPS光电子能谱和热失重分析进行表征,结果表明,DMAEMA被成功的聚合在了聚离子液体微球表面。
　　第四章:将ATRP的引发剂接枝到介孔二氧化硅表面,然后引发DMAEMA的ATRP聚合,制备了聚合物刷接枝的介孔材料。运用红外光谱、透射电镜、XPS光电子能谱和热失重分析对其进行了表征,结果表明,PDMAEMA接枝的介孔二氧化硅纳米粒子分散均匀,DMAEMA被成功的聚合在了介孔二氧化硅表面,形成了形貌规整的聚合物刷。

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第一章 绪论

1.1 聚离子液体

1.1.1 聚离子液体的性质

1.1.2 聚离子液体的合成

1.1.3 聚离子液体的应用

1.2 原子转移自由基聚合

1.2.1 原子转移自由基(ATRP)聚合原理

1.2.2 表面引发的原子转移自由基(SI-ATRP)聚合

1.3 论文的构思及研究内容

第二章 聚苯乙烯型聚离子液体中空微球的水相制备

2.1 引言

2.2实验部分

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.2.3 分析表征

2.2.4 实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1 反应过程分析

2.3.2 离子液体的表征

2.3.3 红外光谱分析

2.3.4 透射电子显微镜(TEM)分析

2.3.5 XPS谱图分析

2.3.6 热失重分析

2.4 结论

第三章 聚离子液体微球表面制备聚合物刷

3.1 引言

3.2实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.2.3 分析表征

3.2.4 实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 VBIm-Cl的ATRP动力学分析

3.3.2 聚合物刷的表征

3.4 结论

第四章 介孔二氧化硅表面制备聚合物刷

4.1 引言

4.2实验部分

4.2.1 实验药品

4.2.2 实验仪器

4.2.3 分析表征

4.2.4 实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1 红外光谱分析

4.3.2 透射电子显微镜(TEM)分析

4.3.3 XPS谱图分析

4.3.4 热失重分析

4.4 结论

参考文献

硕士期间发表论文情况

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