基于Pickering乳液的聚合物复合微球制备研究

摘要

聚合物复合微球近年来受到了广泛的关注，制备方法与理论研究也在不断完善。其中，通过Pickering乳液的构筑并在非均相条件下聚合从而实现微纳复合材料的制备，因为原料的多样性、制备过程相对简易等优点，逐渐得到重视。本文分别使用有机芳纶纳米纤维（ANF）和无机镁铝水滑石纳米片(LDH)作为固体粒子乳化剂，设计通过Pickering悬浮聚合法，制备了聚苯乙烯(PS)/ANF复合微球与PS/LDH复合微球;系统研究了具有1D和2D纳米结构的粒子分别作为Pickering乳化剂，所得乳液的稳定性及对复合微球形态特征的影响。本论文的主要研究内容如下:
　　1、 PS/ANF复合微球的制备研究
　　首次以聚乙二醇(PEG)改性的高长径比ANF作为Pickering乳化剂，应用悬浮聚合法，成功在非均相聚合条件下实现了ANF与PS的原位复合，得到了形态尺寸较为稳定的复合微球。应用扫描电子显微镜(SEM)及热重分析仪(TGA)等对复合微球的结构进行了表征，发现随聚合参数的不同，聚合后所得微球粒径在30-500μm之间，表面具有纤维包覆结构。复合微球与本体聚合物材料相比，耐热性有所提升。通过对乳液稳定性分析、微球特征尺寸分析以及反应动力学分析，系统研究了ANF的用量等对乳液结构以及合成产物形态控制的影响。详细讨论了聚合反应方法、单体种类、引发剂以及pH值、电解质浓度等的影响。结果表明，ANF主要是以物理吸附形式包覆在单体液滴表面，通过自缔合网络的机械阻隔的作用实现液滴的分离，从而实现乳化。复合物的形成，是通过在特定条件下，液滴内单体以悬浮聚合方式引发聚合实现的。
　　2、 PS/LDH复合微球的制备研究
　　以具有片状结构的LDH作为Pickering乳化剂，应用悬浮聚合法，在非均相聚合条件下实现了LDH与PS的原位复合，得到了形态尺寸较为稳定的复合微球。应用SEM及能谱分析仪(EDS)等对复合微球的形貌及组成进行了表征，发现随聚合参数的不同，聚合所得微球粒径在10-200μm之间，表面可以观察到LDH的特征结构。通过对乳液稳定性和微球特征尺寸分析，系统研究了LDH含量、单体种类、引发剂以及pH值、电解质浓度等对乳液制备以及合成产物形态控制的影响，并进行了反应动力学分析。结果表明，吸附在液滴表面的LDH颗粒对乳液稳定性的贡献除了物理阻隔作用，还有较强的静电作用。PS/LDH复合粒子的聚合仍然是按照悬浮聚合的机理进行的。在此基础上，进一步通过LDH与十二烷基硫酸钠(SDS)的静电吸附效应，诱导实现了Pickering乳液的相反转，并以其为模板引发聚合制备了多孔材料。

目录

声明

摘要

1．1 Pickering乳液

1．1．2 Pickering乳液影响因素

1．1．3 Pickering乳液在制备复合材料中的应用

1．2 芳纶纳米纤维简介

1．2．1 芳纶纳米纤维的制备及应用

1．2．2 纤维状纳米粒子用作Pickering稳定剂的研究

1．3 水滑石简介

1．3．1 水滑石用于复合材料的制备研究

1．3．2 水滑石用于Pickering体系的研究

1．4 论文的目的、内容及创新点

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 实验方法

2．2．3 表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．2 制备方法

2．3．3 微球耐热性分析

2．3．4 ANF用量的影响

2．3．5 单体种类厦用量的影响

2．3．7 pH的影响

2．3．7 盐浓度的影响

2．3．8 引发剂种类对聚合结果的影响

2．3．9 聚合反应动力学探究

2．4 小结

第三章 PS／LDH复合微球的制备及影响因素探究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及实验仪器

3．2．2 实验方法

3．2．3 表征方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 LDH结构形态特征

3．3．2 典型聚合结果

3．3．3 LDH用量的影响

3．3．4 单体种类及用量的影响

3．3．5 pH值的影响

3．3．6 盐浓度的影响

3．3．7 引发剂种类对聚合结果的影响

3．3．8 聚合反应动力学探究

3．3．9 LDH与SDS的协罔作用

3．4 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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