无皂乳液聚合制备聚合物纳米棒及第四统计理论在无皂乳液聚合和常规乳液聚合中应用的研究

摘要

本文利用无皂乳液聚合的方法，在反应初期通过通入氧气作为阻聚剂以控制分子量从而制备出了几类聚合物的一维纳米材料，主要工作如下： 1、采用无皂乳液聚合，根据临界胶束理论，在添加乙醇作为助溶剂的情况下制备出了直径在100nm以内的聚苯乙烯(PS)纳米棒。用透射电子显微镜(TEM)观察，PS纳米棒直径在40～80nm，长度在10um上，有较大的长径比，表面规则； 2、根据一维纳米材料的制备机理，利用无皂乳液聚合制备了直径在200nm以内的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯腈(PAN)两类极性聚合物纳米棒。采用TEM观察，PMMA、PAN纳米棒直径在200nm左右，长度为5um，长径比较小； 3、利用选区电子衍射、DSC、XRD等手段表征出所制得的PS、PMMA具有一定的结晶性。DSC测得PS熔点为206.5℃，PMMA熔点为180.4℃；XRD测得PS和PMMA的结晶度分别达到67.65％和42.37％。采用C-13核磁共振观察到PS具有一定的规整性，进而为其结晶性提供了依据。 4、通过在不同反应时间的取样进行TEM观察、固含量和GPC测试表明苯乙烯的无皂乳液聚合分为两个阶段：反应初期生成大量低分子量的齐聚物，随后单体在齐聚物所形成的胶束内发生类似常规乳液中的聚合。并且由于乙醇的加入使齐聚物形成棒状胶束，以最终获得聚合物的纳米棒，这为非极性单体无皂乳液聚合的胶束成核机理提供了新的证据。 5、通过不同乙醇含量下所得的PMMA产物的对照，发现随着乙醇用量的增加，PMMA发生从球状到片状的改变，结合产物GPC的观察证实这种改变是由于乙醇降低了PMMA在无皂乳液聚合过程中表面电荷的含量，从而发生聚并造成的。同时PAN也具有相同的情况，这为极性单体无皂乳液聚合的均相成核机理提供了证据。 6、采用KPS引发比采用AIBN引发所得的PAN具有更好的热性能，这为PAN的提供了潜在的应用前景。 7、采用无皂乳液聚合所得的聚苯乙烯产物制得了具有超疏水表面的涂层，其静态疏水角高达166.9°，动态疏水角达1.3°，为制备超疏水材料提供了一个简便易行的方法。 8、首次采用群子统计理论对无皂乳液聚合体系的胶束和乳液共聚体系的乳胶粒生长历程两种不同情况进行了理论定量分析，所得群子参数标度与相应的物理量具有明显线形关系，实现了理论模型与定量实践的完美结合。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 第四统计力学理论基础

第三章 实验部分

第四章 结果与讨论

第五章无皂乳液聚合与常规乳液聚合体系群子理论分析

第六章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文