PMMA-PAA交联磁性复合微球的制备及其性能研究

论文摘要

本文通过滴加氨水控制Fe （II）与Fe （III）盐混合溶液的pH值,经共沉淀过程制得了Fe3O4磁性纳米颗粒。进而用一定量的油酸钠对Fe3O4纳米颗粒进行原位改性,得到了表面呈疏水性的磁纳米颗粒。用红外光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等分别分析了亲油性Fe3O4纳米颗粒的结构、形态、粒径和粒径分布;用ZETA电位分析了反应介质的pH值对于亲油性Fe3O4纳米颗粒稳定性的影响。研究表明:油酸钠的用量对于Fe3O4纳米颗粒的性能、粒径和粒径分布有着重要的影响,在优化条件下,得到的Fe3O4纳米颗粒的平均直径为12.7nm。在Fe3O4纳米颗粒和二乙烯苯（DVB）存在的条件下,以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为稳定剂,乙醇/水的混合体系为反应介质,由偶氮二异丁腈（AIBN）引发甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸（AA）进行分散共聚,制得了PMMA-PAA交联型磁性复合微球。用FTIR对复合微球的结构进行了定性表征;复合磁性微球的形态、尺寸和尺寸分布用TEM表征;用热重分析（TGA）表征了复合磁性聚合物微球的磁含量和热稳定性;用UV光谱测定了亲油性Fe3O4磁性纳米颗粒和磁性复合微球的耐酸性能。结果表明:磁性复合微球中的Fe3O4含量可控制在40–70 wt%之间,整体保存规整的球形;通过改变聚合反应条件可将复合微球的粒径控制在100 nm到2μm范围内。磁流体的表面性质,介质的极性,AIBN、DVB和PVP的用量等对磁性复合微球的尺寸和多分散性均有不同程度的影响。通过三元分散共聚反应,制得表面带有-COOH的聚合物微球。用FTIR对聚合物微球的结构进行了表征;用扫描电子显微镜（SEM）、动态激光光散射（DLS）对聚合物微球的形态、粒径以及粒径分布进行了表征。研究发现当乙醇/水（V:V）为7:3,PVP用量占反应物总量的4.1wt%时形成的聚合物微球形态及分散性最佳。氮气保护下,在溶解有聚合物微球的水溶液中,缓慢滴加Fe2+和Fe3+的盐溶液（摩尔比为1:2）,将体系的pH调节至13,通过共沉淀形成Fe3O4纳米颗粒,形成表面沉积有Fe3O4纳米颗粒的磁性复合微球。用FTIR表征了复合磁性微球的结构;用TEM表征了磁性复合微球的形态;用热重分析（TGA）表征了磁性复合微球的磁含量和热稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 3O₄ 纳米颗粒的制备方法'>1.2 FE₃O₄纳米颗粒的制备方法
• 1.2.1 物理法
• 1.2.2 化学法
• 1.2.2.1 共沉淀法
• 1.2.2.2 氧化还原法
• 1.2.2.3 微乳液法和水热溶剂法
• 1.2.2.4 热解法
• 3O₄ 纳米颗粒的表面疏水改性'>1.3 FE₃O₄纳米颗粒的表面疏水改性
• 1.4 磁性复合微球的结构类型和特点
• 1.4.1 磁性高分子微球的结构类型
• 1.4.2 磁性高分子微球的特点
• 1.5 磁性复合微球的制备方法
• 1.5.1 包埋法
• 1.5.2 单体聚合法
• 1.5.2.1 悬浮聚合法
• 1.5.2.2 乳液聚合法
• 1.5.2.3 分散聚合法
• 1.5.2.4 原位法
• 1.5.2.5 可控制自由基聚合
• 1.6 磁性纳米复合微球的应用
• 1.6.1 细胞分离
• 1.6.2 离子交换分离
• 1.6.3 核酸分离
• 1.6.4 靶向制剂
• 1.6.5 固定化酶
• 1.6.6 催化剂分离
• 1.6.7 化工分离
• 1.6.8 磁共振造影剂
• 1.6.9 其他
• 1.7 立题依据
• 3O₄纳米颗粒的制备与表征'>第二章 亲油性FE₃O₄纳米颗粒的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 实验步骤
• 3O₄ 纳米颗粒的制备'>2.2.3.1 亲油性Fe₃O₄纳米颗粒的制备
• 3O₄ 纳米颗粒的制备'>2.2.3.2 乙醇抽提Fe₃O₄纳米颗粒的制备
• 2.2.3.3 样品的表征
• 2.3 结果与讨论
• 3O₄ 纳米颗粒的合成'>2.3.1 亲油性Fe₃O₄纳米颗粒的合成
• 2.3.1.1 TEM 表征
• 2.3.1.2 XRD 表征
• 2.3.1.3 红外表征
• 3O₄ 纳米颗粒的影响'>2.3.1.4 反应介质的pH 值对于亲油性Fe₃O₄纳米颗粒的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 表面带-COOH 的磁性复合微球的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验设备及仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.3.1 磁性聚合物微球的制备
• 3.2.3.2 PAA-co-PMMA 交联磁性复合微球的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PAA-co-PMMA 交联磁性复合微球
• 3.3.1.1 红外表征
• 3.3.1.2 TEM 表征
• 3.3.1.3 热重分析
• 3.3.1.4 磁性复合微球的磁响应性
• 3.3.1.5 耐酸性比较
• 3.3.2 反应介质极性的影响
• 3.3.2.1 TEM 表征
• 3.3.3 稳定剂浓度的影响
• 3.3.3.1 TEM 表征
• 3.3.4 引发剂浓度的影响
• 3.3.5 第二单体丙烯酸量的影响
• 3.3.6 交联剂量的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 PAA-PST-PAN 聚合物微球的制备
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器与设备
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.3.1 制备微球的反应方程式
• 4.2.3.2 聚合物微球的制备
• 4.2.3.3 聚合物微球的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 红外光谱（IR）
• 4.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 4.3.3 激光光散射（LLS）
• 4.3.4 乙醇/水对微球粒径及分散性的影响
• 4.3.4.1 激光光散射（LLS）表征
• 4.3.4.2 光学显微镜表征
• 4.3.5 分散剂（PVP）用量对微球粒径及分散性的影响
• 4.3.5.1 激光光散射表征（LLS）
• 4.3.5.2 激光光散射表征（LLS）
• 4.4 本章小结
• 3O₄在聚合物微球表面的沉积'>第五章 FE₃O₄在聚合物微球表面的沉积
• 5.1 引言
• 5.1.1 共沉淀法
• 5.1.2 复合磁性微球的特点
• 5.1.3 现阶段复合磁性微球的研究进展
• 5.1.3.1 合成粒径小且强磁响应性的微球
• 5.1.3.2 改善磁性高分子微球的生物相容性
• 5.1.3.3 改进和拓展微球表面的功能性及其应用范围
• 5.1.3.4 提高磁性高分子微球的稳定性
• 5.1.3.5 发展和完善磁性高分子微球的形成机理
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验设备及仪器
• 5.2.3 实验步骤
• 5.3 相关表征
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 透射电镜图（TEM）
• 5.4.2 热重分析（TGA）
• 5.4.3 红外谱图（IR）
• 5.4.4 磁性表征
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 纳米磁性高分子复合材料的发展展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录