无机/聚合物纳米复合微球的细乳液法制备和形貌控制研究

摘要

无机/聚合物复合微球综合了聚合物和无机物的优点，在电、磁、光、声等方面显示独特的性质，其在医学、生物工程等方面的应用备受研究学者的关注。研究之初，人们主要关注核壳结构和球形对称结构复合微球的制备方法和性能研究。近年来，非球形对称结构和非核壳结构复合微球的制备及应用研究引起了工业界和科学界的共同关注。本论文主要采用双原位细乳液工艺制备不同形貌的无机/聚合物复合微球，相对于常规的乳液聚合，细乳液是一种比较新型的聚合方法，能够将乳胶粒径控制在50-500nm，其主要的成核方式为液滴成核，大大提高了无机纳米粒子的包覆率。
　　本文第一章主要综述了国内外无机/聚合物复合微球的制备和形貌研究进展，并以细乳液聚合为主线，介绍细乳液聚合法制备非核壳结构和非球形对称结构无机/聚合物复合微球的研究进展;并总结出，相较与其他制备方法，细乳液聚合更加适用于制备纳米复合微球。
　　本文第二章以苯乙烯、正硅酸乙酯、二乙烯基苯、十六烷为主要原料，采用细乳液聚合法一步制备出“雪花型”SiO2/PS复合微球。本实验研究了不同类型的引发剂、不同含量的正硅酸乙酯对复合微球形貌的影响。研究表明，引发剂类型和TEOS含量对复合微球的形貌影响较大，只有采用氧化还原体系CHPO/TEPA引发剂，且TEOS在一定含量范围内，才能制备出“雪花型”复合微球，而采用水溶性引发剂KPS和油溶性引发剂AIBN，都只能获得核壳结构的复合微球。
　　本文第三章以苯乙烯、正硅酸乙酯、二乙烯基苯、硅烷偶联剂为主要原料，采用双原位细乳液工艺制备SiO2/PS复合微球，并以此为种子乳液，继续滴加第二单体甲基丙烯酸甲酯，合成PS-PMMA复合微球。本实验研究了不同类型的乳化剂和引发剂对PS-PMMA复合微球的形貌影响。研究结果表明:不同乳化剂具有不同的稳定效果，探讨了阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂对乳液稳定性影响，其中阴离子型引发剂DB-45对细乳液体系具有较好的稳定作用。不同类型的引发剂对复合微球的形貌影响很大，采用氧化还原体系CHPO/TEPA引发剂，可以获得三层核壳结构的复合微球;采用油溶性AIBN引发剂，可以获得粒径较大的微胶囊结构，采用水溶性KPS引发剂，可以获得不对称非球形复合微球。
　　本文第四章以苯乙烯、正硅酸乙酯、二乙烯基苯、丙烯腈、甲基丙烯酸为主要原料，采用原位细乳液工艺制备表面富含腈基和羧基的聚苯乙烯微球，利用静电吸附Ag+，在水合肼原位还原作用下获得纳米银粒子，制备出Ag/PS抗菌复合微球。通过TEM和XRD衍射等测试手段对产物进行表征，研究结果表明:Ag/PS复合微球为中空结构，粒径为500nm左右，其中腈基的存在对制备Ag/PS抗菌复合微球很关键;纳米银粒子呈面心立方结构，在微球表面分散均匀，粒径为4nm。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 无机／聚合物复合微球及其制备方法

1．1．1 分散聚合法

1．1．2 Pickering乳液聚合法

1．1．3 细乳液聚合法

1．2 无机／聚合物的形貌研究进展

1．2．1 对称结构无机／聚合物复合微球

1．2．2 非对称结构无机／聚合物复合微球

1．3 无机／聚合物复合材料的应用

1．3．1 纳米无机Ag／聚合物抗菌材料

1．3．2 无机磁性Fe3O4／聚合物复合材料

1．3．3 抗紫外无机ZnO／聚合物复合材料

1．4 研究展望

1．5 本文的研究内容和创新之处

1．5．1 本文的研究内容

1．5．2 本文创新之处

参考文献

第二章 细乳液法一步制备“雪花型’’SiO2／PS复合微球

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验合成工艺

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 雪花型SiO2／PS复合微球的合成机理示意图

2．3．2 FT-IR谱图分析

2．3．3 SiO2／PS复合微球的形貌分析

2．3．4 SiO2／PS复合微球的粒径分析

2．3．5 热重分析

2．4 本章小结

参考文献

第三章 双原位细乳液法制备PS-PMMA复合微球

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验合成工艺

3．2．4 测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 PS／PMMA复合微球的合成机理示意图

3．3．2 FT-IR谱图分析

3．3．3 PS／PMMA复合微球的形貌分析

3．3．4 复合微球的粒径分析

3．3．5 热重分析

3．4 本章小结

参考文献

第四章 细乳液聚合法制备Ag／PS复合微球及其表征

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验合成工艺

4．2．4 测试与表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 Ag／PS复合微球的合成机理图

4．3．2 FT-IR谱图分析

4．3．3 Ag／PS复合微球的形貌分析

4．3．4 腈基对Ag／PS微球形貌影响分析

4．3．5 复合微球的粒径分析

4．3．6 Ag／PS复合微球的紫外吸收光谱谱图分析

4．3．7 Ag／PS复合微球的XRD衍射谱图分析

4．4 本章小结

参考文献

第五章 结论

致谢

攻读硕士期间发表的论文及专利