表面功能化聚合物微球的可控制备及离子吸附性能研究

摘要

高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其他几何体的高分子材料，其形貌包括实心型、中空型、哑铃型、多孔型等。功能化高分子微球在各领域具有广泛应用，如在环境保护方面，可应用于废水中重金属离子和有害阴离子的去除;医学和生物化学方面的应用包括生物分离、药物及酶的传输、吸附、免疫诊断等;具有光学及光电性能的微粒也正引起化学工作者的极大兴趣。另一方面，近年来随着可控/活性自由基聚合在合成结构明确、分子量可控的高分子方面的发展，表面功能化的高分子微球的合成和应用也得到了广泛关注。
　　 本论文的具体研究如下:
　　 (1)聚离子液体功能化高分子微球的可控合成及性能研究。
　　 本研究采用可逆加成断裂链转移(RAFT)自由基聚合制备聚离子液体嵌段聚合物，如聚（1-乙烯基-3-乙基溴咪唑）-b-聚苯乙烯，以此为乳化剂，在苯乙烯/二乙烯基苯的乳液聚合中，制备聚离子液体功能化的高分子微球。嵌段聚合物末端具有二硫代化合物结构，在RAFT聚合过程中，聚离子液体以共价键固定在小球表面，从而形成聚离子液体表面功能化的聚苯乙烯微球。实验结果表明，合成的聚苯乙烯微球对于硝酸根离子和磷酸根离子具有很好的吸附作用，最大吸附容量可分别达0.151 mmol/g和0.113mmol/g，而且最大吸附容量能随着微球表面聚离子液体链长的增加而增加。
　　 (2)反应性共聚单体制备表面功能化的聚苯乙烯微球及性能研究。
　　 本研究采用两亲功能性共聚单体3-（2-丙烯酰氧基乙氧基）-3-丙酮基苯基次磷酸钠(AEOPS)，“一锅法”乳液聚合制备表面功能化的聚合物微球。AEOPS不仅能作为共聚单体，还能因其两亲性结构充当乳化剂。因此，聚合过程中次磷酸基团以共价键的形式键合在聚苯乙烯微球表面。聚苯乙烯微球的尺寸和表面Zeta电位值等都可以通过改变聚合过程中AEOPS的浓度进行调节。表面次磷酸基团功能化的聚苯乙烯微球对Cd2+和pb2+有很好的离子配位能力，对Cd2+和pb2+的最大吸附量可分别达2.255mmol/g和0.982mmol/g，并且乳液聚合过程中AEOPS浓度增加，其对重金属离子的络合能力增强。

目录

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第一章 绪论

1．1 高分子微球

1．1．1 功能化高分子微球的制备

1．1．2 高分子微球的应用

1．2 可逆加成-断裂-链转移(RAFT)自由基聚合

1．2．1 可逆加成-断裂-链转移(RAFT)自由基聚合的机理

1．2．2 RAFT聚合的应用

1．3 离子液体与聚离子液体

1．3．1 离子液体

1．3．2 离子液体的分类

1．3．3 离子液体的应用

1．3．4 聚离子液体

1．3．5 聚离子液体的应用

1．4 本研究工作的设计思想

参考文献

第二章 聚离子液体功能化高分子微球的可控合成及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 药品与试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 RAFT试剂O-乙基-S-(1-苯基乙基)二硫代碳酸酯的合成

2．2．4 离子液体单体1-乙烯基-3-乙基溴咪唑[1-Vinyl-3-ethylimidazolium Bromide(ViEtIm+)Br-)]的合成

2．2．5 均聚物P(ViEtIm+Br-)的RAFT合成

2．2．6 嵌段共聚物P(ViEtIm+Br-)-b-PSt的合成

2．2．7 乳液聚合合成表面功能化的聚苯乙烯微球

2．2．8 聚苯乙烯微球表面阴离子的吸附

2．3 结果与讨论

2．3．1 嵌段聚合物的合成与表征

2．3．2 高分子微球的制备

2．3．3 高分子微球的离子吸附性能研究

2．4 本章小结

参考文献

第三章 反应性共聚单体制备表面功能化的聚苯乙烯微球及其性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 药品与试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 单体合成

3．2．4 乳液聚合合成表面功能化的聚苯乙烯微球

3．2．5 聚苯乙烯微球表面金属离子的络合

3．3 结果与讨论

3．3．1 合成与表征

3．3．2 聚苯乙烯微球对重金属离子的络合性能研究

3．4 本章小结

参考文献

第四章 全文总结

4．1 本论文的主要研究内容及相应的结论如下：

4．2 论文的创新点

4．3 存在的问题与展望

在读期间已发表或录用的论文目录

致谢