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1、学 号： 3090313212 题目类型： 论 文 (设计、论文、报告)桂林理工大学GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科毕业设计(论文)题目： 松香基二元磁性聚合物微球的制备 及表征 学 院： 化学与生物工程学院 专业(方向)： 化学工程与工艺(化学工程) 班 级： 化工2009-2班 学 生： 指导教师： 老师 2013 年 06 月 01 日桂林理工大学本科毕业设计论文摘 要松香是一种宝贵的可再生资源，既可以代替石化资源，减少不可再生资源的使用，又能提高松香的附加值，发挥资源的优势，促进林化产品的充分利用。本文以丙烯酸松香-HEMA酯化物(RAH)、苯乙烯(S
2、t)为反应单体，明胶作为分散剂，AIBN作为引发剂，在油酸改性Fe3O4存在下，利用悬浮聚合法制备松香基磁性聚合物微球。探讨了Fe3O4用量、分散剂用量、反应温度、引发剂用量对微球性能的影响，采用FT-IR、TGA、XRD、VSM等对所得微球进行表征，并用标准筛和光学显微镜对微球粒径及形态进行分析。结果表明：成功制备了松香基二元磁性聚合物微球，磁性聚合物微球具有半晶型的结构。在m(RAH) : m(St) = 1 : 2，Fe3O4用量为8 wt.%，明胶用量为6 wt.%，AIBN用量为1 wt.%，85 下反应3 h，90 下熟化2 h，制备的微球球形好，表面光滑，分散均匀，微球具有超顺磁
3、性。 关键词：油酸改性Fe3O4；松香基酯化物；苯乙烯；悬浮聚合法；磁性聚合物微球 Preparation and Characterization of rosin-based binary Magnetic Polymer MicrospheresWriter：Mo Jing-xuan Teacher：Yu Cai-liAbstract：Rosin is a kind of valuable renewable resources, which not only can replace fossil resources, reduce the use of non-renewable re
4、sources, but also improve the additional value of rosin, play the advantages of resources, and promote the full utilization of forest products. In this study, using acrylic rosin-HEMA(RAH) and Styrene(St) as monomer, gelatin as dispersant, AIBN as initiator,oleic acid modified Fe3O4 as magnetic mate
5、rial, to preparare rosin-based binary magnetic polymer microspheres by suspension polymerization. Exploring the dosage of oleic acid modified Fe3O4、gelatin、AIBN and reaction temperature on the influence of the performance of the particles, respectively. The structures and properties of magnetic poly
6、mer microspheres were analyzed and characterized by fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR), thermal gravimetric analysis(TGA), X-ray diffraction(XRD), VSM, standard sieve and optical microscopy ,respectively. The results indicated that with the monomer ratio m(RAH) : m(St) = 1 : 2, the dosag
7、e of oleic acid modified Fe3O4、AIBN and gelatin was 8 wt.%、1 wt.% and 6 wt.% of the total monomer, respectively, reacting 3 h under 85 , then ripening 2 h under 90 . Finally obtained the rosin-based magnetic polymer microsphere successfully, which shows spherical, crystal strusture, superparamagneti
8、c, and strong magnetic. Key Words：Oleic acid modified Fe3O4；Rosin ester；styrene；Suspension polymerization；Magnetic polymer microspheres目 次摘 要IAbstractII1 前言11.1 简介11.2 松香及改性研究11.3 磁性聚合物微球11.4 本文研究意义22 实验部分32.1 实验试剂32.2 实验设备42.3 实验方法42.3.1 油酸改性Fe3O4的制备42.3.2 松香基二元磁性聚合物微球的合成42.4 表征与测试52.4.1 微球形态及粒径大小的
9、测定52.4.2 磁性微球粒度分布的测定52.4.3 红外光谱测试表征52.4.4 热失重分析测试52.4.5 X-射线衍射测试52.4.6 微球磁性能测试63 结果与讨论73.1 红外光谱分析73.2 热重分析83.3 X-射线衍射分析93.4 磁性能分析103.5 油酸改性Fe3O4用量对磁性聚合物微球性能的影响113.6 分散剂用量对磁性聚合物微球性能的影响143.7 反应温度对磁性聚合物微球性能的影响173.8 引发剂用量对磁性聚合物微球性能的影响204 结论24致谢25参考文献26 III桂林理工大学本科毕业设计论文1 前言1.1 简介松香是从松树中采出的松脂，并将松节油蒸出后留下的
10、产物，其作为一种天然的可再生资源，在诸多行业都受到了广泛的应用1。但松香本身存在双键和羧基，具有很强的反应活性，在应用中受到限制。为克服缺陷，往往对松香进行改性优化，拓宽其应用范围。聚合物微球作为一种新兴的产物，因其本身特点，在众多领域中得以大显身手。尤其对微球进行功能化改性后，更能发挥其优势，拓宽了应用领域。然而，聚合物微球一般采用石化产品作为单体合成，在应用时往往对人体产生负面影响，而且化石资源是不可再生资源，随着开采而变得日渐枯竭。因此，寻找来源丰富、低毒甚至无毒的物质作为单体来制备聚合物微球，已成为了一种趋势。1.2 松香及改性研究松香种类一般有脂松香、木松香和浮油松香2。松香生产中，
11、脂松香所占的比例最大，我国主要生产的是脂松香。松香结构中含有一个三环菲骨架，并含有两个双键，一个羧基。树脂酸是含量最多的成分，结构式为C19H29COOH。树脂酸属于有机一元羧酸，按其双键的类型和情况，可以分为枞酸型(共轭双键型)树脂酸、海松酸型(非共轭双键型)树脂酸。对松香的改性，一般分有几种：(1)基于羧基的改性；(2)基于双键的改性；(3)基于双键和羧基的改性3。基于羧基的改性中，主要有酯化、皂化、制成松香腈及松香胺等，酯化研究较多。对酯化的研究大多集中在催化剂的研究上4。不少人在酯化上都有一定的成果，如余彩莉5-6等用松香及松香衍生物与HEMA进行酯化，并得到了酯化反应的较佳条件。基于
12、双键的改性，目的就是消除松香中活性很强的共轭双键，常见的方法有Diels-Alder加成、氢化或脱氢、歧化等。在松香的结构中，只有左旋海松酸可以发生D-A加成反应。歧化与脱氢或去氢不同，歧化不需要外界提供氢，歧化反应可以看做树脂酸之间的氢转移反应。1.3 磁性聚合物微球20世纪80年代初，Okubo7提出“粒子设计”的概念以来，设计并制备结构、功能特殊的聚合物微球就成为研究热点。磁性聚合物微球，是指通过适当的制备方法，将磁性颗粒和非磁性的有机物质、无机物等以一定的结构相复合，形成具有一些特殊结构、特定功能的微球。磁性成分中，以Fe3O4最为常用8，非磁性成分以有机物为多。按磁性聚合物微球的结构
13、进行分类，一般有核壳式、反核壳式、夹心式、弥散式等。磁化后的微球具有良好的磁效应、功能特性、生物兼容性、表面效应和体积效应9，是新型材料中的一大新宠。磁性聚合物微球的制备，常分为两步骤：(1)制备磁性介质；(2)用磁性介质制备聚合物微球。磁性介质的制备主要有球磨法、沉淀法、热分解法、两相法、水溶液吸附-有机相分散法等。球磨法因设备、能量等损耗太严重，现基本不采用。化学共沉淀法，因操作简单，所需时间不长，因而使用较广，也是研究中用的最多的合成方法。聚合物微球的制备中，有包埋法、单体聚合法、原位聚合法、生物合成法等。包埋法虽简单易行，但所得粒子缺陷较多，应用受限。单体聚合法中，主要包括悬浮聚合法、
14、乳液聚合法、分散聚合法等。将单体、引发剂、磁流体、水等通过搅拌器分散均匀，在外界条件符合要求后进行聚合。余彩莉10等采用悬浮聚合法合成了松香基聚合物微球，并得到了最佳反应条件：在m(RH) : m(St) : m(DVB) = 1 : 1.5 : 0.4，明胶用量为m(明胶)/m(混合单体) = 4/100时，得到较优的聚合物微球。乳液聚合就是单体在水介质中，乳化剂分散成乳液状态进行的聚合，乳液聚合所得微球粒径比悬浮聚合的粒径要小很多。并且，乳液聚合时，自由基寿命长，聚合速率高11。分散聚合是一种特殊类型的沉淀聚合，最初用于开发非水分散涂料、粘合剂、表面处理剂等12。分散聚合实质属于溶液聚合，但与溶液聚合不同的是多加了分散剂，可以防止出来的聚合物粒子聚集，形成较为稳定的聚合物13。邱广明14等采用分散聚合技术，使磁性微球附有-COOH、-OH、-CHO、马来酸酐等功能基团，粒径分布为0.08 8 m。在单体聚合法制备微球中，若对微球粒径分布无特别要求时，一般都采用悬浮聚合法。1.4 本文研究意义以松香为原料，通过对松香进行改性制得二元松香基大分子单体，利用其与苯乙烯共聚合制备磁性聚合物微球的文献报道极少，说明用松香制备微球的研究尚在起步。松香基聚合物微球作为一种新型高分子材料，可以预见在生物化学、电子信息、医药工程等领域具有广泛应用前景，同时对提高松香的附加价值也
