以聚合物为模板制备不同形貌二氧化硅纳米微球

论文摘要

有机-无机纳米复合微球兼具无机材料和有机材料的优点,通过调节结构、尺寸和两相的组分,可以同时具备无机材料的磁性能、电性能、刚性和有机相的韧性及易加工性等各种性能,因此,这类复合微球的制备方法和形貌控制越来越多的受到材料学家的关注。本论文着重研究在聚合物微球上原位负载二氧化硅,进而利用聚合物自身的不同性质制备出中空和树莓状的二氧化硅微球。具体的制备方法和研究成果如下:1.以温敏性的PNIPAM微球作为软模板原位负载二氧化硅,并进一步合成中空二氧化硅微球。PNIPAM具有一个最低临界温度,一般在32 oC,低于此温度,PNIPAM可以溶解在水中,而当外界温度升高到其临界温度以上时,PNIPAM在水中溶解度急剧减小,分子链相互聚集从水溶液中析出。利用此性质,我们将制备的PNIPAM在临界温度以下溶解于水中,然后升温至50 oC析出球形的PNIPAM的聚集体,再加入二氧化硅的前驱体TEOS,滴加氨水调节体系pH值,使二氧化硅在PNIPAM聚集体表面原位生成,形成以PNIPAM为核,SiO2为壳的核壳结构复合微球。当温度降到室温,PNIPAM的分子链重新溶解在水中,从而制备出尺寸为150nm左右的中空二氧化硅微球。2.通过溶胶凝胶法制备了树莓型的二氧化硅/聚合物复合微球。首先利用无皂乳液聚合合成苯乙烯（St）和丙烯酸（AA）共聚物微球,使微球表面带有羧基。再加入TEOS进行水解,由于羧酸根可促进TEOS水解缩合,因此生成的SiO2粒子被吸附在P（St-co-AA）微球表面上,离心后将溶液烘干,即得到树莓型的SiO2/ P（St-co-AA）复合微球。结果表明,控制制备条件能得到形貌规整、尺寸均一的树莓型复合微球;二氧化硅纳米粒子在聚苯乙烯微球上的覆盖程度,以及其粒径大小可以通过改变体系中催化剂的量进行调控。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 有机-无机复合微球
• 1.1.1 有机-无机复合微球的制备方法
• 1.1.1.1 物理法制备有机-无机复合微球
• 1.1.1.2 化学方法制备有机-无机复合微球
• 1.1.2 有机-无机复合微球的应用
• 1.1.2.1 二氧化硅/聚合物微球用于制备高性能涂料
• 1.1.2.2 有机-无机复合微球用于制备中空球
• 1.2 无机中空微球
• 1.2.1 无机中空球的制备方法
• 1.2.1.1 硬模板法
• 1.2.1.2 牺牲模板法
• 1.2.1.3 软模板法
• 1.2.1.4 利用Ostwald 熟化机制合成空心结构
• 1.2.2 无机中空材料的应用
• 1.2.2.1 在催化剂领域中的应用
• 1.2.2.2 在医药方面的应用
• 1.2.2.3 在填料方面的应用
• 参考文献
• 第二章 以 PNIPAM 为模板制备二氧化硅中空微球
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 PNIPAM 的制备
• 2.2.2 以PNIPAM 为模板制备二氧化硅中空微球
• 2.2.3 表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 TEOS 水解机理研究
• 2.3.2 利用PNIPAM 作为模板制备中空Si02微球
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 树莓型聚苯乙烯-二氧化硅复合微球的合成及形貌控制
• 3.1 概述
• 3.1.1 树莓型复合微球的制备
• 3.1.2 树莓型复合微球的应用
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 单分散聚苯乙烯微球的制备
• 3.2.3 聚苯乙烯-二氧化硅复合微球的合成
• 3.2.4 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 结论
• 参考文献
• 致谢