單分散交聯聚苯乙烯微球的合成及性能研究.pdf

1、單分散交聯聚合物微球因其具有良好的耐熱和耐溶劑性能、力學性能、吸附性能以及表面活性，在生物醫藥、電子信息、分析化學、標準計量及環境保護等許多領域有著廣闊的應用前景，對其研究與開發受到越來越多的重視。 本論文首先研究分散聚合法制備單分散交聯聚苯乙烯微球，采用交聯劑的后滴加工藝，并選擇了合理的分散聚合體系，考察不同分散聚合參數，諸如：初始單體濃度、穩定劑濃度、引發劑濃度、交聯劑濃度、介質配比、后滴加配方、后滴加開始時間、后滴加持續時

2、間、攪拌速率等因素對聚合體系穩定性、微球粒徑及其分布的影響和變化規律，并研究了所制交聯聚苯乙烯微球的耐溶劑及耐熱性能。結果表明：在無水乙醇/水體系中，交聯聚苯乙烯微球的平均粒徑隨初始單體濃度、引發劑濃度、交聯劑濃度、醇/水比、攪拌速率的增加而增大，隨穩定劑濃度的增大而減小。通過交聯劑后滴加工藝可以制備單分散的交聯聚苯乙烯微球，微球的平均粒徑隨后滴加開始時間的推遲而增大，隨后滴加持續時間的延長而減小，隨后滴加配方中無水乙醇含量的增加基本維

3、持不變。對微球的性能進行分析測試，發現所制備的微球具有良好的單分散性和球形度，交聯度最高可達92％，玻璃化轉變溫度和熱分解溫度分別達到105.7℃和428.7℃。 本論文初步探討了采用交聯劑后滴加工藝的苯乙烯分散聚合的動力學特征及聚合機理。結果表明：初期聚合速率和反應最終轉化率隨交聯劑濃度和引發劑濃度的增加而升高。通過紅外光譜和掃描電鏡能譜分析(EDS)對聚合物粒子的表征，得出穩定劑PVP通過接枝聚合物和物理吸附兩種方式存在于微

4、球的表面，并對微球起到穩定保護的作用；交聯劑二乙烯基苯與單體苯乙烯發生了共聚，并導致有部分雙鍵殘留于微球表面或微球內部?；趯嶒灲Y果，提出了以下聚合機理假設，采用交聯劑后滴加工藝的分散聚合過程可分為三個階段。(1)均相成核期：反應開始時，單體苯乙烯、穩定劑PVP、引發劑AIBN全部溶解于分散介質中，升溫引發劑分解產生自由基，并引發單體聚合，生成溶于分散介質的短鏈自由基，當分子鏈長超過臨界長度后，便從介質中沉析出來形成核。在此過程中，部分

5、短鏈自由基向PVP分子鏈轉移形成接枝聚合物。(2)成球期：聚合物核不穩定，相互間聚并直至形成立構穩定的粒子，粒子表面存在PVP的接枝聚合物和物理吸附的PVP分子，由于其空間位阻效應阻礙粒子間的繼續聚集。(3)微球增長期：交聯劑DVB開始加入到反應體系中，一部分DVB同單體、引發劑和自由基一起被粒子吸收并在粒子相中發生聚合，另一部分DVB在介質中聚合或與單體共聚形成短鏈自由基并迅速被粒子捕獲。微球的增長依靠以上兩種方式進行，直至單體、交聯

6、劑完全耗盡。本論文還通過蒸餾-沉淀聚合法制備了單分散的高交聯度聚苯乙烯微球，探討了單體總濃度、交聯劑濃度、引發劑濃度以及混合介質中乙醇含量對交聯聚苯乙烯微球平均粒徑、粒徑分布及產率的影響。結果表明：在本實驗條件下，微球粒徑和產率均隨著單體總濃度、交聯劑用量、引發劑用量的增加而增大，隨著混合溶劑中無水乙醇含量的增加，粒徑分布變窄，產率升高。交聯劑的最高用量可達單體總體積的63.8％，說明通過蒸餾-沉淀聚合法可以制備單分散高交聯度的聚苯乙烯