新型反应介质中羧基聚苯乙烯微球的合成及应用

摘要

本文分别以葡萄糖水溶液、蔗糖水溶液、淀粉水溶液为反应介质，苯乙烯、丙烯酸为单体，采用悬浮共聚合的方法合成了羧基聚苯乙烯微球。研究结果表明：在葡萄糖水溶液中最佳的聚合条件为葡萄糖浓度5．7％(质量比)，苯乙烯用量22．8％，丙烯酸用量2．3％，PVA用量0．57％，AIBN用量0．34％。在最佳条件下合成的羧基微球的粒径为70~80μm，单分散性较好。在蔗糖水溶液中最佳的聚合条件为蔗糖浓度5．3％，苯乙烯用量22．9％，丙烯酸用量2．3％，PVA用量0．57％，AIBN用量0．34％。在最佳合成条件下合成的羧基微球的粒径为60~70μm，单分散性较好。在淀粉水溶液中最佳的聚合条件为淀粉浓度3．5％，苯乙烯用量23．4％，丙烯酸用量2．3％，PVA用量0．18％，AIBN用量0．35％。在最佳条件下合成的羧基微球的粒径为5~15μm，单分散性较好。
　　 对葡萄糖水溶液、蔗糖水溶液、淀粉水溶液三种反应介质中合成的羧基微球粒径大小和稳定剂用量的研究表明，葡萄糖、蔗糖、淀粉分子在聚合反应过程中具有助稳定剂的作用，其分子中的基团数、分子量、分子体积等因素影响助稳定作用的大小。淀粉分子的基团数，分子量，分子体积是三者中最大的，其助稳定作用也最大，因此，在淀粉水溶液中合成的微球粒径最小，所用稳定剂最少。
　　 羧基聚苯乙烯微球在三种反应介质中的聚合反应动力学研究表明聚合反应属于自由基反应。对微球的红外光谱表征表明所合成的微球中含有羧基基团。对微球的扫描电镜观察表明了所合成的微球表面光滑，无缺陷，无破损，具有单分散性。并根据研究结果提出了在三种反应介质中合成羧基微球的聚合机理。
　　 羧基聚苯乙烯微球的合成采用了淀粉、蔗糖、葡萄糖水溶液为反应介质，此反应介质具有后处理简单，无需大量有机溶剂，对环境无污染，因此具有较好的应用价值。
　　 本文还将自制的羧基聚苯乙烯微球为模板，以钛酸丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法与模板法相结合的方法制备了PS/TiO2微球，并初步探讨了PS/TiO2微球对生物染料废水的光催化降解能力。研究结果表明：制备PS/TiO2微球的最佳条件为钛酸丁酯用量18．2％、醋酸用量4．5％、乙醇用量72．7％、H2O用量4．5％，pH为3，温度为30℃，在此最佳条件下PS/TiO2微球包覆层表面较平整，且包覆层较厚。
　　 对PS/TiO2微球的红外光谱表征表明了PS微球表面存在COO-Ti键，且PS微球上的羧基官能团全部与钛酸丁酯螫合。对PS/TiO2微球的XRD表征表明PS微球表面的钛是以典型的非晶态TiO2形式存在的。
　　 PS/TiO2微球对，生物染料废水具有较好的催化降解能力，且PS/TiO2微球光催化降解污染物后可方便的回收，具有一定的应用价值。