核壳型二氧化硅/聚合物杂化纳米粒子的制备与表征

摘要

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，在弱碱性条件下，通过溶胶-凝胶方法制备了SiO2纳米粒子，并用甲基丙烯酰(3-三甲氧基硅烷)丙酯(MPS)对其表面接枝改性，得到MPS-SiO2杂化纳米粒子。改变H2O的用量和TEOS的浓度，得到三种粒径大小不同的MPS-SiO2杂化粒子。透射电镜(TEM)观察发现，MPS-SiO2粒子的形状为球形，随着粒径增大，粒子球形形状越来越规整，单分性也越来越好。MPS的滴加时间对粒子形貌和接枝效果有很大的影响，结果表明MPS滴加时间为24h时接枝效果最好。 以MPS-SiO2粒子为种子，采用乳液聚合制备了核壳结构的MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子。 TEM观察发现，种子粒径为200nm左右时，杂化纳米粒子为覆盆子状核壳结构；种子粒径为80nm左右时，杂化纳米粒子为多核的核壳结构。差示扫描量热法(DSC)分析表明，杂化纳米粒子的Tg随着MPS-SiO2粒子含量增加而增加；随着MPS-SiO2粒子粒径减小，杂化纳米粒子的Tg也有所增加。 用同样的方法制备了MPS-SiO2/PBMA杂化纳米粒子。DSC分析表明：未加交联剂的杂化纳米粒子，其Tg随着MPS-SiO2粒子含量增加而增加；在加入一定量的交联剂二(甲基丙烯酸)乙二醇酯(EGDMA)后，杂化纳米粒子为核壳结构，其Tg随着交联剂用量的增加而增加。 以MPS-SiO2粒子为种子，采用分散聚合制备MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子。TEM观察发现，MPS-SiO2粒子尺寸越小、投料量越大，杂化纳米粒子中包含的MPS-SiO2粒子数量越多。采用尺寸为200nm的MPS-SiO2粒子，溶剂合适，分散剂用量一定时，得到了单核的杂化纳米粒子。研究了分散聚合中MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子的成核机理：MPS-SiO2粒子表面的双键与苯乙烯单体发生了共聚反应，使壳单体在其表面聚合，以化学键包覆MPS-SiO2粒子，形成核壳结构。

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致谢

第一章前言

1.1引言

1.2二氧化硅胶体粒子

1.2.1二氧化硅粒子的合成

1.2.2二氧化硅粒子的改性

1.3核壳式无机-高分子复合纳米粒子

1.3.1核壳式无机-高分子纳米复合纳米粒子的研究进展

1.3.2核壳式无机-高分子复合纳米粒子的制备方法

1.3.3核壳式无机/高分子复合纳米粒子的形成机理

1.4本研究目的及主要内容

第二章MPS-SiO2杂化纳米粒子的制备

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验仪器与试剂

2.2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1溶胶-凝胶法制备二氧化硅纳米粒子的机理的讨论

2.3.2 MPS-SiO2杂化纳米粒子的FT-IR表征

2.3.3 MPS-SiO2杂化纳米粒子粒径影响因素分析

2.3.4 MPS的加入方式对MPS-SiO2杂化纳米粒子形貌的影响

2.3.5 MPS滴加时间对MPS接枝率影响

2.4结论

第三章乳液聚合制备MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器与试剂

3.2.2实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1核壳乳液聚合单体转化率的分析

3.3.2 MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子的FT-IR表征

3.3.3 MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子的形貌分析

3.3.4 MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子玻璃化转变温度分析

3.4结论

第四章乳液聚合制备MPS-SiO2/PBMA杂化纳米粒子

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验仪器与试剂

4.2.2实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1 MPS-SiO2/PBMA杂化纳米粒子的FT-IR分析

4.3.2 MPS-SiO2/PBMA杂化纳米纳米粒子的形貌分析

4.3.3 MPS-SiO2/PBMA杂化纳米粒子玻璃化转变温度的分析

4.3.4 MPS-SiO2/PBMA复合乳液的最低成膜温度(MFT)的研究

4.4结论

第五章分散聚合制备MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子

5.1引言

5.2实验部分

5.2.1实验试剂

5.2.2实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1混合溶剂对聚合物微球形貌的影响

5.3.2分散剂用量对聚合物微球粒径的影响

5.3.3 MPS改性对MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子形貌的影响分析

5.3.4 MPS-SiO2粒子尺寸和数量对MPS-SiO2/PS杂化纳米粒子的形貌的影响

5.4结论

第六章结论与展望

参考文献

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