高分子/无机核壳粒子的制备与表征

论文摘要

高分子/无机复合材料兼有高分子材料与无机材料的特性,并能通过材料功能的复合,实现性能的互补与优化。其中,核壳材料因其特殊结构和组成不同而呈现光、电、磁等特性,近年来倍受关注。本工作采用乳液聚合技术,合成了单分散的高分子乳胶球,并在乳胶球表面通过无机物先驱体的原位沉积或原位反应,得到具有核壳结构的纳米粒子。本文针对苯乙烯和丙烯酸丁酯两种乳液聚合体系进行研究,通过选用不同乳化剂赋予乳胶球特殊功能。合成的乳胶球具有良好的单分散性,通过改变单体/表面活性剂比例可以得到不同粒径分布的乳胶球。在第二步无机物外包覆过程中,适当改变反应介质,温度,酸碱性,以及无机物先驱体可以获得不同包覆物的核壳材料。这些研究工作为扩展纳米材料在各领域的实际应用提供了可能。

论文目录

• 提要
• 第一章 前言
• 1.1 高分子-无机核壳材料
• 1.2 高分子-无机核壳材料的制备方法
• 1.2.1 原位沉积法
• 1.2.2 化学共沉淀法
• 1.2.3 LbL 自组装方法
• 1.3 空壳材料的制备方法
• 1.4 乳液聚合技术
• 1.4.1 乳液聚合简介
• 1.4.2 乳液聚合机理
• 1.4.2.1 聚合场所
• 1.4.2.2 成核机理
• 1.4.2.3 聚合过程
• 1.4.3 乳液聚合的特点
• 1.4.4 乳液聚合制备聚合物乳胶粒的影响因素
• 1.4.4.1 单体
• 1.4.4.2 乳化剂
• 1.4.4.3 引发剂
• 1.4.4.4 温度
• 1.4.4.5 其他因素
• 1.4.5 乳液聚合的应用
• 1.5 高分子表面活性剂
• 1.5.1 高分子表面活性剂简介
• 1.5.2 高分子表面活性剂的分类及主要品种
• 1.5.3 高分子表面活性剂的主要性质
• 1.5.4 高分子表面活性剂的主要制备方法
• 1.5.4.1 由聚合反应制备高分子表面活性剂
• 1.5.4.2 由高分子反应制得高分子表面活性剂
• 1.5.5 接枝型高分子表面活性剂的制备
• 1.6 含PEG 链段共聚物的合成及其在乳液聚合的应用
• 1.7 无机纳米材料
• 2'>1.7.1 纳米SiO₂
• 2'>1.7.2 纳米TiO₂
• 2O₃'>1.7.3 纳米Al₂O₃
• 3O₄'>1.7.4 纳米Fe₃O₄
• 1.7.5 纳米ZnS
• 1.7.6 纳米Ag
• 1.8 研究思路与实验设计
• 2 核壳微球及 TiO₂ 纳米海绵的制备与表征'>第二章 PS/TiO₂ 核壳微球及 TiO₂纳米海绵的制备与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 化学试剂与表征仪器
• 2.1.2 核壳材料及二氧化钛纳米海绵的制备方法
• 2外包覆的核壳粒子的制备'>2.1.2.1 苯乙烯-AMP 共聚乳胶球及TiO₂外包覆的核壳粒子的制备
• 2 外包覆的核壳粒子的制备'>2.1.2.2 苯乙烯-OP10-AC 共聚乳胶球及 TiO₂外包覆的核壳粒子的制备
• 2 外包覆的核壳粒子的制备'>2.1.2.3 丙烯酸丁酯-OP10-AC 共聚乳胶球及SiO₂外包覆的核壳粒子的制备
• 2.1.2.4 苯乙烯-MPS 共聚乳胶球及ZnS 外包覆粒子的制备
• 2.2 苯乙烯-AMP 共聚乳胶球外包覆二氧化钛
• 2.2.1 功能性聚苯乙烯乳胶球制备条件的选择
• 2.2.2 功能性聚苯乙烯乳胶粒的红外光谱图
• 2.2.3 粒子形貌研究
• 2.2.4 核壳粒子的热性能
• 2.2.5 核壳粒子的结晶性能
• 2.2.6 光电子能谱检测样品组成
• 2.3 苯乙烯-OP10-AC 共聚乳胶球外包覆二氧化钛
• 2.3.1 共聚乳胶球制备条件的选择
• 2.3.2 可聚合乳化剂、共聚乳胶粒及核壳粒子的红外光谱分析
• 2.3.3 粒子形貌研究
• 2.3.4 水用量的影响
• 2.3.5 核壳粒子的热性质
• 2的结晶性能'>2.3.6 TiO₂的结晶性能
• 2的表面光电压'>2.3.7 TiO₂的表面光电压
• 2纳米海绵'>2.3.8 TiO₂纳米海绵
• 2.4 丙烯酸丁酯-OP10-AC 共聚乳胶球外包覆二氧化硅
• 2.4.1 共聚乳胶球制备条件的选择
• 2.4.2 核壳粒子的形貌研究
• 2.5 苯乙烯-MPS 共聚乳胶球外包覆ZnS
• 2.5.1 共聚乳胶球制备条件的选择
• 2.5.2 粒子的形貌研究
• 2.6 小结
• 第三章 PBuA/Ag 复合微球的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 化学试剂与表征仪器
• 3.1.2 无机高分子复合材料的制备方法
• 3.1.2.1 可聚合大分子乳化剂mPEGAC 的制备
• 3.1.2.2 刷型高分子微球（PBuA-mPEGAC）的制备
• 3.1.2.3 Ag-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备
• 2O₃-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备'>3.1.2.4 Al₂O₃-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备
• 3.2 Ag-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备与表征
• 3.2.1 刷型聚合物微球制备条件的选择
• 3.2.2 mPEG5000、mPEG5000AC及刷型聚合物微球的红外光谱图
• 3.2.3 固含量不同对刷型聚合物微球形貌的影响
• 3.2.4 不同BuA与mPEG5000AC 质量比对刷型聚合物微球形貌的影响.
• 3.2.5 温度对粒子形貌的影响
• 3.2.6 不同分子量的mPEG 作为反应物对乳液体系的影响
• 3.2.7 经过清洗后的刷型聚合物微球形貌及XRD 测试结果
• 3.2.8 Ag-PBuA-mPEG5000AC 复合材料TEM 图
• 3.2.9 Ag-PBuA-mPEG5000AC复合材料煅烧后的SEM图
• 2O₃-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备与表征'>3.3 Al₂O₃-PBuA-mPEG5000AC 复合材料的制备与表征
• 3.3.1 制备条件的选择
• 2O₃-PBuA-mPEG5000AC复合材料SEM图'>3.3.2 Al₂O₃-PBuA-mPEG5000AC复合材料SEM图
• 3.4 小结
• 3O₄核壳微球合成的初步探讨'>第四章 关于 PS/Fe₃O₄核壳微球合成的初步探讨
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 化学试剂与表征仪器
• 4.1.2 无机高分子复合材料的制备方法
• 4.1.2.1 大分子乳化剂mPEGAC 的制备
• 4.1.2.2 含mPEG 接枝聚合物乳化剂的制备
• 4.1.2.3 高分子乳胶球的制备
• 3O₄-PS 核壳粒子的制备'>4.1.2.4 Fe₃O₄-PS 核壳粒子的制备
• 4.1.2.5 乳液鉴别的方法
• 4.2 含mPEG 接枝聚合物稳定的BuA/St 乳液聚合体系
• 4.2.1 含mPEG 的接枝聚合物制备条件的选择
• 4.2.2 含mPEG 的接枝聚合物的红外光谱分析
• 4.2.3 高分子乳胶球制备条件的选择
• 4.2.4 Zeta 电位测试
• 4.2.5 高分子乳胶球的形貌
• 3O₄ 核壳材料的制备与表征'>4.3 PS/Fe₃O₄核壳材料的制备与表征
• 3O₄ 核壳材料的形貌'>4.3.1 PS/Fe₃O₄核壳材料的形貌
• 3O₄ 核壳材料的热性能'>4.3.2 PS/Fe₃O₄核壳材料的热性能
• 4.3.3 核壳粒子的结晶性能
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 学术成果及获奖情况
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 致谢