功能化聚合物微球的制备研究

论文摘要

随着聚合物微球制备技术的发展与成熟,具有一定功能的聚合物纳米微球（如核壳结构聚合物微球、磁性聚合物微球、环境响应性聚合物微球、亲水性聚合物微球等）得到了广泛而深入的研究。近年来由于生物医药和生物工程等领域的发展需要（如药物载体、靶向给药系统、细胞分离等）,磁性聚合物微球以及表面具有可反应性功能基团（如COOH、COH2、NH2等）的聚合物微球受到了科学界的广泛关注。本文主要研究了PMMA-Fe3O4磁性聚合物微球以及表面具有COOH和CONH2的亲水微球的制备。具体研究内容如下：（1）用化学共沉淀法,在合适的条件制备得到了粒径约15nm,尺寸均匀,高磁响应性的Fe3O4纳米粒子,并用红外光谱（FTIR）、X-射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）对得到的Fe3O4粒子进行了表征。并用不同表面活性剂对粒子的表面进行了改性,制备了稳定的水基磁流体。考察了表面活性剂的种类对磁性粒子的稳定效果,以及表面活性剂的用量对磁流体粒子的尺寸及形态的影响。（2）以表面用油酸及油酸钠改性的水溶性Fe3O4纳米粒子（水基磁流体）为种子乳液,以甲基丙烯酸甲酯为聚合单体,分别以AIBN和KPS为引发剂引发改性Fe3O4纳米粒子表面的油酸钠和甲基丙烯酸甲酯的共聚,得到了表面富含酯基的PMMA-Fe3O4磁性聚合物纳米微球。TEM照片、DTS和FTIR分析结果都表明PMMA成功的包覆在了改性Fe304粒子的表面。讨论了引发剂的种类及水基磁流体的浓度对该聚合体系的影响。研究结果表明KPS引发的PMMA聚合包覆比AIBN更容易产生磁空白微球。增加磁流体浓度,MMA的转化率提高,但是磁性聚合物微球的形貌变得很差,容易形成条状和网状的不规则结构。（3）两步法制备得到了表面含酰胺基及羧基的亲水性微球。第一步以丙烯腈为原料,以MBA为交联剂,通过乳液聚合法制备交联聚丙烯腈纳米微球,第二步将其在氢氧化钠水溶液中碱性水解制得了表面含有COOH和CONH2的亲水性微球。并利用动态光散射,傅里叶红外光谱,元素分析,透射电镜,扫描电镜等手段对聚丙烯腈纳米微球和水解得到的亲水性微球进行了分析。研究了水解时间对所得亲水性微球性质的影响,以期能够通过改变水解反应的时间来调控微球表面亲水基团的含量以及微球亲水层的厚度。研究结果表明水解后,CN转变为COOH和CONH2,而且随着水解时间的延长,交联PAN微球的水解程度越来越大,表面COOH和CONH2的含量也逐渐增多,水解微球的粒径逐渐增大。水解6小时以内水解产物主要是由聚丙烯酰胺组成,同时还含有一些聚丙烯酸。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 功能性聚合物纳米微球概述
• 1.1.1 磁性聚合物微球
• 1.1.2 温敏性聚合物微球
• 1.1.3 PH敏感性聚合物微球
• 1.1.4 导电聚合物微球
• 1.1.5 核壳型聚合物微球
• 1.2 磁性聚合物微球的制备及功能化研究
• 3O₄磁性纳米粒子的制备'>1.2.1 FE₃O₄磁性纳米粒子的制备
• 1.2.2 磁性聚合物微球的制备
• 1.2.3 磁性聚合物微球的应用
• 1.3 酰胺类亲水微球的制备研究进展
• 1.3.1 分散聚合法
• 1.3.2 沉淀聚合法
• 1.3.3 反相乳液聚合法
• 1.3.4 反相悬浮聚合法
• 1.3.5 反相微乳液聚合法
• 1.4 本论文研究的内容及意义
• 3O₄粒子的制备及其表面修饰'>第二章 FE₃O₄粒子的制备及其表面修饰
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及试剂
• 2.2.2 四氧化三铁磁性纳米粒子的制备
• 2.2.3 双分子层稳定的水基磁流体的制备
• 2.2.4 磁性纳米粒子及双分子层稳定的磁流体的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 四氧化三铁磁性纳米粒子的XRD谱图分析
• 3O₄粒子的尺寸分布及形貌'>2.3.2 油酸及十二烷基苯磺酸钠改性的FE₃O₄粒子的尺寸分布及形貌
• 3O₄和油酸及油酸钠改性FE₃O₄的红外谱图分析'>2.3.3 未改性FE₃O₄和油酸及油酸钠改性FE₃O₄的红外谱图分析
• 2.3.4 油酸及油酸钠稳定磁性粒子的TGA分析
• 3O₄纳米粒子及双分子层稳定磁性粒子的磁性能分析'>2.3.5 FE₃O₄纳米粒子及双分子层稳定磁性粒子的磁性能分析
• 3O₄水基磁流体的稳定性'>2.3.6 不同表面活性剂稳定的FE₃O₄水基磁流体的稳定性
• 2.4 本章小结
• 3O₄磁性聚合物微球'>第三章 种子乳液聚合法制备PMMA-FE₃O₄磁性聚合物微球
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及试剂
• 3O₄磁性聚合物纳米微球'>3.2.2 种子乳液聚合法制备PMMA-FE₃O₄磁性聚合物纳米微球
• 3.2.3 称重法测转化率
• 3O₄磁性聚合物微球的表征'>3.2.4 PMMA-FE₃O₄磁性聚合物微球的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 磁流体的浓度对的包覆聚合中MMA转化率的影响
• 3.3.2 磁性聚合物纳米微球的流体力学性质
• 3.3.3 聚合物磁性纳米微球的大小和形貌
• 3.3.4 聚合物磁性纳米微球的热失重分析
• 3O₄磁性聚合物纳米微球的磁性能分析'>3.3.5 PMMA-FE₃O₄磁性聚合物纳米微球的磁性能分析
• 3.3.6 聚合物磁性纳米微球的红外光谱分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 表面含酰胺基及羧基的亲水性微球的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料及试
• 4.2.2 交联的PAN纳米微球的制备
• 4.2.3 交联的PAN纳米微球的碱性水解
• 4.2.4 交联PAN纳米微球及亲水性微球的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 水解时间对微球的粒径和多分散性系数的影响
• 4.3.2 水解时间对微球组成的影响
• 4.3.3 亲水性微球的PH响应性
• 4.3.4 水解时间对微球形态的影响
• 4.3.5 水解微球的酸碱滴定
• 4.3.6 水解微球的AFM观察
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间已发表或录用的论文
• 致谢
• 学位论文修改说明
• 学位论文修改说明