微滴乳液聚合及其在制备聚合物基纳米复合材料上的应用研究

摘要

微滴乳液聚合技术诞生于20世纪70年代。单体珠滴内成核占主导的特征，大大拓展了乳液聚合的应用范围。因此，对该工艺的理论及应用研究，具有重要的理论价值和现实意义。
　　 本论文首先以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂和十六烷(HD)为助稳定剂，实施了苯乙烯单体的微滴乳液聚合。运用动态光散射分析(DLS)和透射电镜(TEM)表征了单体珠滴与乳胶粒的尺寸。进而采用估算乳胶粒数目与单体珠滴数目的比值和计算表面活性剂的覆盖率相结合的方法，研究了微滴乳液体系的成核机理及聚合动力学。实验结果表明，微滴乳液聚合体系的成核机理及聚合速率，主要受表面活性剂浓度以及助稳定剂用量变化的影响；通过调节实验条件，可以轻易地实现珠滴成核占主导，并制备了形貌规整的微纳米乳胶粒。同时，利用该体系的单体珠滴为反应器，原位实施了自由基聚合和溶胶凝胶反应，开发了制备聚合物基纳米复合材料的新工艺。并用动态光散射分析、红外光谱分析(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、透射电镜测试等手段，对产物的性能和结构进行了表征。结果表明，制备了复合材料乳胶粒；随着无机相含量的增大，复合材料的玻璃化转变温度逐渐增大；通过控制两个反应的速率，可以制备不同形貌的乳胶粒。
　　 为克服上述体系十六烷在复合材料中的残留问题，本论文又开发了以液体聚丁二烯(LPB)为助稳定剂的微滴乳液体系，并与HD助稳定剂体系进行了比较。实验结果表明，LPB可以单独作为助稳定剂，实施微滴乳液聚合；LPB对单体珠滴尺寸、乳胶粒尺寸以及动力学的影响，与HD类似；由于LPB具有聚合物的性质，能够延长小珠滴存在的时间，所以LPB为助稳定剂的微滴乳液体系的珠滴成核比例高于上述的HD体系，反映了LPB在聚合过程中更优异的抑制单体分子扩散的能力。然而，由于LPB的粘性大于HD，所以同等条件下，LPB微滴乳液体系得到的单体珠滴尺寸大于HD体系，在制备小尺寸单体珠滴方面，LPB的能力要低于HD。此外，差示扫描量热分析结果表明，液体聚丁二烯对聚合物起到改性作用。测试结果表明，LPB为助稳定剂的微滴乳液体系的单体珠滴，可以用于制备复合材料的新工艺，实现了对新工艺的优化。微纳米反应器的区室化效应，很好的将两相之间混合限制在了纳米尺度，增强了两相的复合程度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

第二章文献综述

2.1微滴乳液聚合技术

2.1.1单体微滴乳液的制备

2.1.2制备方法

2.1.3均化设备

2.1.4单体微滴乳液的聚合

2.2微滴乳液聚合技术与聚合物基纳米复合材料

2.2.1聚合物基纳米复合材料的制备方法

2.2.2微滴乳液聚合技术在聚合物基纳米复合材料上的应用

2.3课题的提出

第三章苯乙烯的微滴乳液聚合

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1药品原料与仪器

3.2.2实验方法

3.2.3测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1分散相体系测试方法比较

3.3.2珠滴尺寸的影响因素

3.3.3乳胶粒的影响因素及成核机理探讨

3.3.4微滴乳液聚合的动力学

3.4本章小结

第四章复合杂化材料的制备

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1药品原料与及仪器

4.2.2实验方法

4.2.3测试与表征

4.3结果与讨论

4.3.1杂化材料的制备

4.3.2 DSC表征

4.3.3红外光谱表征

4.3.4杂化纳米粒子的形貌表征

4.3.5各因素对产物尺寸以及尺寸分布的影响

4.3.6各因素对体系稳定性的影响

4.4本章小结

第五章液体聚丁二烯为助稳定剂的微滴乳液聚合体系

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1实验药品及实验仪器

5.2.2实验方法

5.2.3测试与表征

5.3结果与讨论

5.3.1成核机理以及与HD体系的对比

5.3.2动力学影响因素

5.3.3 TEM表征

5.3.4 DSC表征

5.5本章小结

第六章液体聚丁二烯为助稳定剂的微滴乳液复合体系

6.1前言

6.2实验部分

6.2.1实验药品及实验仪器

6.2.2实验方法

6.2.3测试与表征

6.3结果与讨论

6.3.1产物的DSC表征

6.3.2产物的热失重分析(TG)表征

6.3.3产物的红外光谱(IR)表征

6.3.4产物的X射线衍射表征(XRD)表征

6.3.5透射电镜(TEM)表征

6.4本章小结

第七章全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢