基于Pickering乳液的聚合物復(fù)合微球制備研究.pdf

1、聚合物復(fù)合微球近年來受到了廣泛的關(guān)注，制備方法與理論研究也在不斷完善。其中，通過Pickering乳液的構(gòu)筑并在非均相條件下聚合從而實現(xiàn)微納復(fù)合材料的制備，因為原料的多樣性、制備過程相對簡易等優(yōu)點，逐漸得到重視。本文分別使用有機芳綸納米纖維（ANF）和無機鎂鋁水滑石納米片(LDH)作為固體粒子乳化劑，設(shè)計通過Pickering懸浮聚合法，制備了聚苯乙烯(PS)/ANF復(fù)合微球與PS/LDH復(fù)合微球;系統(tǒng)研究了具有1D和2D納米結(jié)構(gòu)的粒子

2、分別作為Pickering乳化劑，所得乳液的穩(wěn)定性及對復(fù)合微球形態(tài)特征的影響。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、 PS/ANF復(fù)合微球的制備研究
　　首次以聚乙二醇(PEG)改性的高長徑比ANF作為Pickering乳化劑，應(yīng)用懸浮聚合法，成功在非均相聚合條件下實現(xiàn)了ANF與PS的原位復(fù)合，得到了形態(tài)尺寸較為穩(wěn)定的復(fù)合微球。應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)及熱重分析儀(TGA)等對復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)進行了表征，發(fā)現(xiàn)隨聚合參數(shù)的不同

3、，聚合后所得微球粒徑在30-500μm之間，表面具有纖維包覆結(jié)構(gòu)。復(fù)合微球與本體聚合物材料相比，耐熱性有所提升。通過對乳液穩(wěn)定性分析、微球特征尺寸分析以及反應(yīng)動力學分析，系統(tǒng)研究了ANF的用量等對乳液結(jié)構(gòu)以及合成產(chǎn)物形態(tài)控制的影響。詳細討論了聚合反應(yīng)方法、單體種類、引發(fā)劑以及pH值、電解質(zhì)濃度等的影響。結(jié)果表明，ANF主要是以物理吸附形式包覆在單體液滴表面，通過自締合網(wǎng)絡(luò)的機械阻隔的作用實現(xiàn)液滴的分離，從而實現(xiàn)乳化。復(fù)合物的形成，是通過

4、在特定條件下，液滴內(nèi)單體以懸浮聚合方式引發(fā)聚合實現(xiàn)的。
　　2、 PS/LDH復(fù)合微球的制備研究
　　以具有片狀結(jié)構(gòu)的LDH作為Pickering乳化劑，應(yīng)用懸浮聚合法，在非均相聚合條件下實現(xiàn)了LDH與PS的原位復(fù)合，得到了形態(tài)尺寸較為穩(wěn)定的復(fù)合微球。應(yīng)用SEM及能譜分析儀(EDS)等對復(fù)合微球的形貌及組成進行了表征，發(fā)現(xiàn)隨聚合參數(shù)的不同，聚合所得微球粒徑在10-200μm之間，表面可以觀察到LDH的特征結(jié)構(gòu)。通過對乳液穩(wěn)定

5、性和微球特征尺寸分析，系統(tǒng)研究了LDH含量、單體種類、引發(fā)劑以及pH值、電解質(zhì)濃度等對乳液制備以及合成產(chǎn)物形態(tài)控制的影響，并進行了反應(yīng)動力學分析。結(jié)果表明，吸附在液滴表面的LDH顆粒對乳液穩(wěn)定性的貢獻除了物理阻隔作用，還有較強的靜電作用。PS/LDH復(fù)合粒子的聚合仍然是按照懸浮聚合的機理進行的。在此基礎(chǔ)上，進一步通過LDH與十二烷基硫酸鈉(SDS)的靜電吸附效應(yīng)，誘導(dǎo)實現(xiàn)了Pickering乳液的相反轉(zhuǎn)，并以其為模板引發(fā)聚合制備了多孔材