乳液/微乳液在聚合物材料表面的紫外光接枝及其超分子结构的构筑

论文题目: 乳液/微乳液在聚合物材料表面的紫外光接枝及其超分子结构的构筑

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 王永欣

导师: 杨万泰

关键词: 乳液,微乳液光聚合,表面光接枝,表面形貌改性,表面微,纳米形态结构,表面接枝组装

文献来源: 北京化工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 综合考虑表面化学及物理结构对材料表面性能的影响,用接枝的方法对聚合物材料进行的表面改性研究,无论从科研角度,抑或是工业应用角度都有广泛而深远的意义。本论文研究工作将乳液,微乳液聚合方法引入到表面光接枝聚合研究中,一方面,利用乳液,微乳液光聚合将通用聚合物材料,如甲基丙烯酸甲酯(MMA),N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)等构筑成各种结构基元(building blocks),如纳米乳胶粒子,并通过这些粒子的组装形成更为复杂的二级或多级结构;另一方面,利用紫外光辐照引发的表面接枝聚合反应,同步的将以上结构基元或由其组成的高级结构固定到聚合物材料的表面,从而达到对聚合物材料表面形貌改性的目的。此接枝体系的开发,首先为聚合物材料表面接枝改性增添了一种新的方法;次之,为聚合物表面形貌改性开辟了一条值得探讨的思路(表面组装接枝);再之,也为乳液,微乳液在受限条件下的光聚合反应做了一些有意义的探讨。 论文工作中,首次成功地将不透明甲基丙烯酸甲酯/1,2-二乙烯基苯(MMA/DVB)乳液体系,以及透明的MMA/DVB微乳液,N-乙烯基吡咯烷酮/N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NVP/MBA)反相微乳液用于表面光接枝聚合反应,并在PP膜表面形成了接枝纳米粒子形貌。在MMA/DVB乳液光接枝反应体系下的接枝效率很高(80%),且接枝速率快于具有同样甲基丙烯酸甲酯/二苯甲酮(MMA/BP)用量比的溶液接枝体系的接枝速率,有利于在短时间内形成基材表面的密度接枝;该体系下接枝粒子的粒径(30-50nm)远小于膜间收集到的非接枝乳胶粒子的粒径(TEM观察,60-200nm)。而序列两步接枝法在MMA/DVB透明微乳液膜表面光接枝聚合反应的采用,使所得接枝纳米粒子粒径分布较窄,粒子形态更加完整;并由此种方法实现了对接枝纳米粒子在层厚上的控制,得到了膜表面接枝单层纳米粒子的形貌。在以上研究基础上,又成功地实现了NVP/MBA反相微乳液在PP膜表面的光接枝聚合,通过一步法光接枝在PP膜表面形成了粒径双分布粒子形貌,并由此使膜表面润湿性得到极大的改善,接触角

论文目录:

第一章 综述

1.1 影响材料性质的表面化学，物理结构

1.1.1 聚合物材料表面化学结构

1.1.2 聚合物材料表面物理结构

1.2 表面微结构的构建

1.2.1 蚀刻法(Lithography)与软蚀刻法(Soft Lithography)

1.2.2 自组装法

1.3 光接枝法及表面接枝链结构

1.3.1 紫外光接枝聚合原理

1.3.2 紫外光接枝聚合实施方法

1.3.3 接枝链在表面上的分布与构象

1.3.4 表面接枝聚合物刷

1.3.5 表面活性接枝聚合研究

1.4 乳液／微乳液聚合

1.4.1 微乳液聚合

1.4.2 微乳液特性

1.4.3 微胶乳粒子的组装及功能化

1.5 课题的提出，方案及意义

第二章 MMA／DVB乳液表面紫外光接枝制备纳米微粒表面

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要药品

2.2.2 甲基丙烯酸甲酯O／W型三元乳液的配制

2.2.3 一步法表面接枝聚合

2.2.4 二次接枝

2.2.5 溶液接枝(对比实验)

2.2.6 测试表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 MMA／DVB乳液接枝聚合

2.3.2 ATR-IR表征

2.3.3 接枝膜表面形貌表征

2.4 表面接枝／交联聚合原理

2.5 小结

第三章 MMA／DVB微乳液表面光接枝制备单层塔状纳米粒子表面

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要药品

3.2.2 甲基丙烯酸甲酯／1，2二乙烯基苯(MMA／DVB)O／W型三元微乳液的配制

3.2.3 两步法MMA／DVB表面光接枝聚合

3.2.4 测试表征

3.3.结果与讨论

3.3.1 序列两步法接枝聚合特征

3.3.2 接枝表面形貌

3.3.3 单层接枝粒子形成机理

3.4 小结

第四章 NVP／MBA反相微乳液光接枝制备超亲水改性表面

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料及药品

4.2.2 NVP／MBA W／O型反相微乳液的配制

4.2.3 CPP膜表面光接枝NVP水溶液

4.2.4 CPP膜表面光接枝NVP／MBA反相微乳液

4.2.5 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 MMA／DVB／NVP微乳液光聚合原位制备组装超分子微球的研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 主要原料及药品

5.2.2 PMMA／PVP超分子粒子的制备

5.2.3 测试表征

5.3 结果与讨论

5.3.1 FT-IR对微乳液聚合产物的表征

5.3.2 微乳液聚合产物的形貌表征

5.3.3 MMA／NVP双单体微乳液UV光聚合机理

5.4 小结

第六章 MMA／DVB／NVP微乳液表面光接枝制备超分子微球(实心／空心)的研究

6.1 引言

6.2 实验部分

6.2.1 主要原料及药品

6.2.2 MMA／DVB／NVP微乳液的制备

6.2.3 表面光接枝聚合

6.2.4 Ag／PMMA-PVP复合纳米粒子的制备

6.2.5 测试表征

6.3 结果与讨论

6.3.1 表面接枝成分的红外光谱表征

6.3.2 表面接枝超分子球形粒子形貌表征

6.3.3 接枝球络合纳米Ag颗粒

6.4 小结

第七章 利用PMMA纳米粒子构筑(立方／六角／线形)超分子组装结构

7.1 引言

7.2 PMMA／PBA聚合／组装机理

7.2.1 PMMA初级粒子的形成

7.2.2 PMMA初级粒子／PBA聚合／组装成超分子结构

7.3 实验部分

7.3.1 主要原料及药品

7.3.2 PMMA-PBA共聚合成组装结构

7.4 结果与讨论

7.4.1 结构基元-PMMA初级纳米粒子形貌

7.4.2 PMMA／PBA组装粒子形貌

7.5 小结

第八章 总结

致谢

攻读博士学位期间所发表论文

发布时间: 2005-09-26

参考文献

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