中空结构聚合物微球的制备及其性能研究

论文摘要

中空结构聚合物微球是在高分子合成技术进步的基础上进行粒子形态控制的典型产物之一,由于其特殊的空腔结构,中空微球具有优良的光遮盖性能,广泛应用于涂料领域,并且可用作微胶囊以及缓释材料。本文主要研究了中空聚合物微球的制备工艺及其性能。采用种子乳液聚合法合成了不同核壳比的聚甲基丙烯酸（MAA）-丙烯酸丁酯（BA）-甲基丙烯酸甲酯（MMA）/聚苯乙烯（St）-丙烯腈（AN）核壳乳液,经碱/酸溶胀法处理制备了中空微球。采用透射电子显微镜（TEM）测定了乳胶粒的直径,并表征了颗粒的结构形态。结果表明,在种子制备阶段,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）用量为单体质量的0.5%,采用一次性加入单体的加料工艺;在核乳胶粒制备阶段,以MAA为羧酸基单体,添加核单体质量2.5%的AN,混合单体采用“饥饿式”加料,可以保持聚合的稳定性;在核壳乳胶粒制备阶段,采用“饥饿”加料法制备了核壳比不同的核壳乳胶粒,通过TEM观察,发现其在溶胀处理前就存在着中空结构;在溶胀处理过程中,中空微球的形态不仅与核壳比有关,也与溶胀处理时碱的种类、温度、溶胀剂及其用量、乳液pH值等因素有关,当核壳比为1:10,溶胀剂丁酮用量为核壳乳胶粒质量的1.5倍时,可以得到最大中空度接近30%的中空微球。同时研究了中空微球的成孔机理以及中空微球塌陷的原因。通过溶液渗入的方法,研究了甲苯在中空微球内部的扩散与缓释现象,表明了其在药物存储与释放方面应用的可能性;还初步研究了中空微球分别与丙烯酸乳液以及水性聚氨酯体系机械共混后对其成膜后机械性能的影响,然而未能得到理想的实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 中空结构聚合物微球的概述
• 1.2 中空结构聚合物微球的制备方法
• 1.2.1 自组装法
• 1.2.2 模板法
• 1.2.3 乳液法
• 1.3 中空结构聚合物微球的应用
• 1.3.1 遮光涂料
• 1.3.2 纸张涂料
• 1.3.3 其它用途
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 中空结构聚合物微球的制备
• 2.1 实验原理
• 2.1.1 碱/酸溶胀法制备中空微球机理
• 2.1.2 核壳结构乳胶粒的制备方法
• 2.1.3 中空结构乳胶粒成孔机理
• 2.2 中空微球的制备与合成
• 2.2.1 实验仪器与试剂
• 2.2.3 实验方案与步骤
• 2.2.3.1 亲水核的制备
• 2.2.3.2 疏水壳的制备
• 2.2.3.3 碱/酸溶胀处理
• 2.2.4 结果分析与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 种子乳液的合成及影响因素
• 2.3.1.1 引发剂用量的影响
• 2.3.1.2 乳化剂用量的影响
• 2.3.1.3 反应温度的影响
• 2.3.2 亲水核的合成与性能研究
• 2.3.2.1 不饱和羧酸单体的选择
• 2.3.2.2 丙烯腈用量对亲水核乳液的影响
• 2.3.2.3 碱条件下亲水核乳液的流变性
• 2.3.3 疏水壳的合成与核壳乳胶粒性能研究
• 2.3.3.1 单体加料速率的影响
• 2.3.3.2 核壳比不同的核壳乳胶粒的性质
• 2.3.4 溶胀处理条件对中空微球形态的影响
• 2.3.4.1 碱的种类及温度的影响
• 2.3.4.2 溶胀剂的种类及其用量的影响
• 2.3.4.3 碱处理与碱/酸处理的比较
• 2.3.5 中空微球的塌陷机理
• 2.4 本章小结
• 第三章 中空结构聚合物微球的性能研究
• 3.1 中空微球的缓释性能
• 3.1.1 实验部分
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 中空微球对聚合物成膜机械性能的影响
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 结果与讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表文章
• 学位论文评阅及答辩情况表