胶束催化聚苯乙烯氯甲基化及后交联法制备氯球新工艺的研究

摘要

采用紫外分光光度法测定了表面活性剂胶束溶液对聚苯乙烯四氯化碳溶液的增溶性能；采用胶束催化法实施了聚苯乙烯的氯甲基化，使用红外光谱法和佛尔哈德法表征了氯甲基化聚苯乙烯的化学组成；通过比较阴、阳离子和非离子表面活性剂对胶束催化反应的效果，探索了胶束催化的作用机制，并考察了表面活性剂结构及外加有机电解质对催化作用的影响规律。采用相反转乳化—液中干燥法成功制备出在2～40μm范围内粒径可控且分散性较好的线型氯甲基聚苯乙烯(PCMS)微球，考察了搅拌速度、油相/水相比例、乳化分散体系的组成与加入量等因素对微球粒径及粒径分散度的影响规律。采用水解-轻度交联与重度交联两步交联法成功地制备了交联度可控的氯甲基化聚苯乙烯交联微球(CPCMS)即氯球，考察了各种交联条件对交联度的影响规律，并测定了交联前后微球的红外光谱，表征了交联前后微球化学结构的变化；用扫描电子显微镜观察了微球的形貌。 研究结果表明，表面活性剂胶束溶液可增溶聚苯乙烯的四氯化碳溶液，即伴随着四氯化碳在胶束中的增溶，聚苯乙烯可转移至表面活性剂的胶束之中；胶束催化是实现聚苯乙烯的氯甲基化的有效途经。聚苯乙烯与甲醛、氯化氢的反应过程由亲电取代与亲核取代两类反应多个步骤串联而成，阳离子表面活性剂比阴离子表面活性剂的催化作用更加有效，说明亲核取代是慢步骤。在非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)及阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的胶束催化体系中，有机电解质四丁基溴化铵(TBAB)的加入使聚苯乙烯氯甲基化反应的速率明显得以提高，前者尤为突出；而在阳离子表面活性剂CTAB的胶束催化体系中，TBAB的加入几乎对反应速率无促进作用。这种结果一方面归因于加入电解质TBAB会降低SDS的临界胶束浓度，从而增强对聚苯乙烯四氯化碳溶液的增溶能力；更主要的原因是TBAB的丁基与表面活性剂碳氢链间的疏水相互作用会使季铵离子(Bu)4N+嵌入SDS的胶束之中，结合到NP-10的胶束表面，使SDS胶束的阴离子头基对亲核取代反应(控制步骤)的禁阻作用得以减缓，使NP-10的胶束表面携带了正电荷，显著促进亲核取代反应的进行，而对于CTAB的胶束，由于静电排斥作用，季铵离子(Bu)4N+不能接近CTAB的胶束，故TBAB的加入对聚苯乙烯氯甲基化反应不产生作用。 采用相反转乳化—液中干燥法可制备出球形度极高(99.6％)的PCMS微球；搅拌速度、乳化分散体系的组成与加入量对PCMS微球的粒径都有很大的影响，而影响微球粒径分散系数的主要因素是搅拌速度及油相/水相的比例，当乳化剂加入量固定时，分散剂的加入量对分散系数也有很大的影响。通过控制各因素可获得在一定范围内粒径可控且分散性较均匀的不同粒径的PCMS微球，甚至单分散性微球。将线型氯甲基化聚苯乙烯微球先轻度水解并轻度交联，然后在溶剂中溶胀的条件下，使用Friedel-Crafts催化剂，再度进行交联反应，可顺利地制得氯甲基化聚苯乙烯(CPCMS)交联微球；控制交联反应的条件，诸如反应温度、反应时间、催化剂种类与用量等，可获得交联度不同的微球；交联后的微球球形度依然保持良好。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用权的说明

1本课题的研究背景及意义

2.本课题的研究内容及方案

3胶束催化聚苯乙烯氯甲基化制备氯甲基聚苯乙烯

4相反转液中干燥制备线性氯甲基聚苯乙烯微球（PCMS）

5后交联法制备氯甲基化聚苯乙烯交联微球

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的研究成果

致谢