紫外光引发乳液聚合制备聚苯乙烯纳米粒子

论文摘要

目前,传统乳液聚合所能得到的产物粒径大多在微米级。采用微乳液聚合能直接制备10-50nm的聚合物粒子,但是过高的乳化剂含量限制了其应用。因此用乳液聚合代替微乳液聚合来生产聚合物纳米粒子,在理论和实践上都具有重要意义。本文首先采用水溶性紫外光引发剂Irgacure 2959,通过紫外光引发传统乳液聚合得到了聚苯乙烯纳米粒子,乳化剂含量为0.4wt%,单体浓度为10wt%。整个聚合过程可在1-2h中完成,转化率超过90%,粒径在20-40nm范围内。其形成纳米粒子的机理为:原位形成的带有端羟基的聚苯乙烯分子链,可增加粒子的胶体稳定性,并在乳化剂浓度较低时防止粒子的聚并。继而,用油溶性紫外光引发剂Irgacure 1173,通过紫外光引发传统乳液聚合得到了聚苯乙烯纳米粒子,且体系的乳化剂浓度为0.4wt%和产物粒径均在20-40nm范围内。研究了引发剂浓度、乳化剂浓度和入射光强对反应的影响,并指出其形成纳米粒子的机理为:更快的反应速率产生更多的乳胶粒子,从而无需羟基的助稳定作用,亦能有效地降低粒径。进一步利用紫外光引发传统乳液聚合体系,以水溶性Irgacure 2959为紫外光引发剂,以二乙烯基苯为交联剂,制备了聚苯乙烯纳米凝胶,凝胶粒子尺寸在20nm左右。并且表明交联剂含量与入射光强对凝胶粒子粒径的影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微乳液聚合
• 1.1.1 微乳液的性质与微观结构
• 1.2 乳液聚合
• 1.2.1 物理模型
• 1.2.1 动力学理论
• 1.3 紫外光光引发聚合研究
• 1.3.1 紫外光引发剂的研究
• 1.3.2 光引发聚合动力学研究
• 1.4 乳液聚合制备纳米粒子的研究进展
• 1.5 本课题的意义
• 参考文献
• 第二章 紫外光引发乳液聚合制备苯乙烯纳米粒子
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 反应装置
• 2.2.3 紫外光引发乳液聚合
• 2.2.4 热引发乳液聚合
• 2.2.5 表征
• 2.3 Irgacure2959引发苯乙烯乳液聚合
• 2.3.1 三个聚合体系的比较
• 2.3.2 NMR验证
• 2.3.3 引发剂浓度的影响
• 2.3.4 乳化剂浓度的影响
• 2.3.5 入射光强的影响
• 2.4 Irgacure 1173引发苯乙烯乳液聚合
• 2.4.1 不同光引发剂的聚合体系的比较
• 2.4.2 NMR验证
• 2.4.3 引发剂浓度的影响
• 2.4.4 乳化剂浓度的影响
• 2.4.5 入射光强的影响
• 2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 Irgcure2959引发乳液聚合制备苯乙烯纳米凝胶
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 反应装置
• 3.2.3 紫外光引发纳米凝胶的合成
• 3.2.5 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 交联剂用量的影响
• 3.3.2 入射光强的影响
• 3.3.3 乳化剂浓度的影响
• 3.4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书