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1、湖北大学 硕士学位论文 超声辐照聚合制备功能性高分子微球的研究 姓名：程艳玲 申请学位级别：硕士 专业：高分子化学与物理 指导教师：徐祖顺 20080501 丰两要 单分散功能性高分子微球作为功能高分子材料有着许多优点，并在众多领域有着极 其广阔的应用前景。随着纳米材料和纳米科技的进步，通过不同聚合方法制备聚合物纳 米微球已成为纳米材料科学和技术领域的研究热点之一。本文首先对超声辐照用于聚 合反应的研究，分散聚合制备功能性高分子微球的研究以及热敏性聚( N 一异 丙基丙烯酰胺) 类材料的研究进展做了详细介绍，进行了系统综述。 通过常规加热分散聚合或无皂乳液聚合方法，可以制备单分散的聚合物微球，
2、得到 聚合物微球的粒径通常在O 5 1 0pm 范围，导致常规加热分散聚合或无皂乳液聚合方 法制备粒径较小的聚合物微粒十分困难。目前，尚未发现超声辐照分散聚合制备功能性 高分子微球，以及超声辐照无皂乳液聚合制备热敏性高分子微球的研究报道。所以本论 文的研究目的是利用超声辐照的优点，结合分散聚合、无皂乳液聚合的特点，制备粒径 呈单分散，且粒径较小的多种功能性高分子微球。 在乙醇水为分散介质中，采用苯乙烯为单体，聚乙烯吡咯烷酮( P v P ) 为稳定剂，K P S 为引发剂，进行了超声辐照分散聚合制备聚苯乙烯微球的研究。并与相同配方条件下， 常规加热制备的聚苯乙烯微球进行了对比研究。制各的聚苯乙
3、烯微球采用T E M 观察其 表面形态，利用F T - I R 和1 H N M R 测定了聚合物的结构，采用D S C 和T G A 考察了聚合 物的热力学性质，并且用重量法研究了反应动力学。实验结果表明，相对于常规加热分 散聚合，超声辐照聚合可以加快聚合反应速率，提高转化率；制备出的聚苯乙烯微球粒 径要比常规加热方法小，微球粒径为8 0 1 5 0 r i m ，且微球呈现核壳结构( 核为聚苯乙烯， 壳为P V P ) 。而且相对常规加热方法来说，超声辐照条件下P V P 更容易与S t 发生接枝反 应，聚合物的堙也比常规高。 在超声辐照制备聚( 苯乙烯N 一异丙基丙稀酰胺) ( P o
4、l y ( S t c o - N W A 舢m ) ) 热敏性微球 体系中，采用超声辐照和常规加热聚合进行对比，对S t 和N I P A A m 的无皂乳液共聚制备 热敏性微球进行了研究。通过T E M 观察P o l y ( S t - c o - N I P A A m ) 微球的表面形态，结果表明， 与常规加热法相比，超声辐照条件下制备的微球粒径小，且粒径均一。利用P e s N 量微 球在2 5 3 5 。C 温度变化范围内的粒径变化，研究聚合物的热敏性质，表明聚合物在3 2 附近表现出最低临界溶液温度( L C S T ) ，说明微球具有热敏性。在2 5 条件下，通过P C S
5、测定聚合物微球的平均水合粒径大小，并对影响微球粒径大小因素进行了探讨。微球粒 径大小随s t 浓度的增加而增大，随N I P A A m 浓度的增加而减小，随引发剂浓度增加而减 ，J 、o 通过可聚合乳化剂甲基丙烯磺酸钠参与苯乙烯和胪异丙基丙烯酰胺的无皂乳液聚 合，制备单分散的P o l y ( S t S M A S N I P A A m ) 热敏性微球。制备的P o l y ( S V S M A S N I P A A m ) 微球采用T E M 观察其表面形态，经激光光散射粒度仪研究其微球粒径随温度变化，结果 表明制得微球表面洁净，粒径分布均匀，微球在3 2 附近表现出最低临界溶液温
6、度 ( L C S T ) ，说明微球具有热敏性。在2 5 C 条件下，通过P C S 测定聚合物微球的平均水合 粒径大小，并对影响微球粒径大小因素进行了探讨。微球粒径大小随水溶性单体浓度的 增加而减小，随引发剂浓度增加而增大。 关键词：超声辐照；分散聚合；无皂聚合：微球 I I M o n o d i s p e r s e f u n c t i o n a l p o l y m e rm i c r o s p h e r e s h a v e b e e nf o u n dav a d e t yo f a p p l i c a t i o n si nm a n yf i e
7、 l d ss u c ha sb i o m e d i c a lt r e a t m e n t ，i n s t r u m e n tc a l i b r a t i o n ，a n d c h r o m a t o g r a p h y , a n dS Oo n W i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a n o s c i e n c ea n dn a n o t e c h n o l o g y ， p o l y m e rn a n o p a r t i c l e sp r e p a r e db yd i f f
8、e r e n tm e t h o d sh a v eb e c o m ea t t r a c t i o n si nt h ef i e l d so f n a n o s c i e n c ea n dn a n o t e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r s I nt h i sp a p e r , t h ed e v e l o p m e n to fs t u d i e so n p o l y m e r i z a t i o nb yu l t r a s o n i ci r r a d i a t i o n
9、，p r e p a r a t i o no ff u n c t i o n a lp o l y m e rm i c r o s p h e r e s p r e p a r e db yd i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n ，a n da p p l i c a t i o no ft h e r m o s e n s i t i v ep o l y m e r sb a s e d o n p o l y ( N i s o p r o p y l a c r y l a m i d e ) w e r ef i r s
10、 t l yr e v i e w e d D i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o n a n de m u l s i f i e r - f r e ee m u l s i o n p o l y m e r i z a t i o n w i t h c o n v e n t i o n a l h e a t i n g w e r eu s u a l l y a p p l i e d i n p r e p a r a t i o n o f m o n o d i s p e r s ep o l y m e r m i c
11、 r o s p h e r e s ，b u tm o n o d i s p e r s ep o l y m e rm i c r o s p h e r e sw i t hd i a m e t e r si n t h er a n g e0 5 - 1 0 mc o u l db eo b t a i n e d I tw a sd i f f i c u l tt op r e p a r em o n o d i s p e r s ep o l y m e rp a r t i c l e sw i t h d i a m e t e r ss m a l l e rt h
12、 a n1 5 0 n mt h r o u g ht h e s em e t h o d sw i t hc o n v e n t i o n a lh e a t i n g U l t r a s o n i c i r r a d i a t i o nw a sas p e c i a lh e a t i n ge n e r g y , a n di th a dt h es i g n i f i c a n ta d v a n t a g e so v e rt h e c o n v e n t i o n a lt h e r m a lm e t h o d s
13、M a n yr e s e a r c h e r sr e p o r t e dt h a ts t a b l ep o l y m e rp a r t i c l e sw e r e p r e p a r e db yu l t r a s o n i ci r r a d i a t i o n ，a n d t h es i z e so ft h eo b t a i n e dp o l y m e rp a r t i c l e sw i t h u l t r a s o n i ci r r a d i a t i o nw e r es m a l l e r
14、t h a nt h o s ep r e p a r e db yc o n v e n t i o n a lh e a t i n gm e t h o d s T h e p u r p o s eo ft h ep r e s e n tw o r ki s t op r e p a r em o n o d i s p e r s ef u n c t i o n a lp o l y m e rp a r t i c l e sw i t h s m a l ld i a m e t e r sb yd i s p e r s i o np o l y m e r i z a t
15、 i o no re m u l s i f i e r - f r e ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n w i t hu l t r a s o n i ci r r a d i a t i o n ，a n ds t u d yt h ec h a r a c t e r so fp o l y m e rp a r t i c l e s I nt h ed i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o no fs t y r e n ew i t h u l t r a s o n i c
16、i r r a d i a t i o n ，p o l y s t y r e n e m i c r o s p h e r e sc o u l db ep r e p a r e db yd i s p e r s i o np o l y m e r i z a t i o nw i t hu l t r a s o n i ci r r a d i a t i o nu s i n g p o l y ( N v i n y l p r r o l i d o n e ) ( P V P ) a sas t e r i cs t a b i l i z e ra n ds o d i u mp e r s u l f a t e ( K P s ) a sar a d i c a l i n i t i a t o ri nt h ee t h a n o l w a t e rm e d i u m T h em o r p h o l o g i e so ft h el a t e xp
