功能化聚甲基丙烯酸甲酯复合微球制备与性能研究

摘要

高分子微球材料是一种以单体或聚合物为原料聚合而成的微纳米级球形高分子聚合物材料。与传统高分子微球材料相比，具有特殊功能化的高分子微球材料因具有比表面积大、表面活性高、吸附性好、结构可控等优点，可广泛应用在化工、医药、生物、电信等领域而备受关注。　　论文系统开展了具有特殊功能化聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球的合成与性能研究。探究了PMMA微球的控制合成，制备了羧基功能化和氨基功能化的PMMA微球、以 PMMA为核具有核壳结构的有机-无机复合微球，并利用红外光谱分析(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、荧光分析(FS)等手段对微球的形貌、粒径和性能进行了详细表征和分析，研究了不同类型功能化PMMA微球聚合实验条件对其形貌粒径的控制，不同物质与PMMA复合对微球性能的影响等。具体研究内容分别为：　　一、不同粒径PMMA微球的控制合成：分别采用分散聚合和无皂乳液聚合法制备了PMMA微球，得到了粒径分别为800nm和200nm的微球，重点研究了分散聚合法中，单体的用量、引发剂加入比例、分散剂投入量、介质配比等原料加入量的改变对微球的粒径大小及分布的影响。　　二、羧基功能化PMMA微球的合成及性能研究：以丙烯酸(AA)为第二单体，采用无皂乳液聚合法制备了具羧基官能团的交联P(MMA-AA)微球材料。研究了AA加入量对微球表面羧基含量的影响。为提高微球表面羧基含量，对单一 PMMA微球和P(MMA-AA)微球进行酯基水解，利用电导率法测定四种微球的羧基含量，得到皂化后P(MMA-AA)微球的羧基含量最高，可达0.26mmol/g。　　三、氨基功能化PMMA微球的制备与性能研究：胺类单体选用烯丙基胺盐酸盐(AH)和丙烯酰胺(AM)，分别采用无皂乳液聚合、分散聚合、反相乳液聚合制备了P(MMA-AH)、P(MMA-AM)和P(MMA-AH-AM)三种复合微球，研究了不同微球对溶液中磷酸的吸附效果，结果显示，P(MMA-AH-AM)微球具有最大磷酸吸附量，最大可达647μg/g，氨基对磷酸吸附作用比酰胺基团更为显著。　　四、有机-无机核壳结构复合微球的制备及性能研究：以PMMA微球为核层，分别制备了表面包覆硫化锌(ZnS)和氧化锌(ZnO)的两种核壳结构材料。利用氨水对微球表面进行预处理，研究了氨水处理时间、反应温度、锌盐加入量等条件对PMMA-ZnS微球和PMMA-ZnO微球形貌、无机晶体的影响，荧光分析显示 ZnS或 ZnO包覆的PMMA微球具有荧光特性。后期对微球表面的ZnS和ZnO晶体进行锰掺杂，结果表明锰掺杂后PMMA-ZnS和PMMA-ZnO微球的荧光发射峰都产生了不同程度的红移，锰的加入对ZnS和ZnO的禁带宽度和离子空位有所影响。　　本论文的研究内容丰富了PMMA微球的功能化方式，利用皂化、共聚、沉积等方法得到了不同类型的功能化PMMA微球，并赋予微球新的特殊性能，拓宽了功能化微球研究道路，为其在医药、生物、光电、环境等领域的应用提供重要的技术支持。

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引言

第一章 绪 论

1.1 高分子微球材料概述

1.2 高分子微球的制备技术与表征手段

1.3 功能化复合高分子微球

1.4 高分子材料微球的应用

1.5 聚甲基丙烯酸甲酯简介

1.6 本文研究内容与意义

第二章 羧基功能化PMMA微球的制备研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果分析与讨论

2.4 结论

第三章 表面氨基功能化PMMA微球的制备与研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果讨论

3.4 结论

第四章 PMMA-ZnS核壳结构微球的制备与研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果分析与讨论

4.4 结论

第五章 PMMA-ZnO核壳结构微球的制备与研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 结果分析与讨论

5.4 结论

结论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果