RAFT分散聚合体系中聚合物纳米粒子的制备和应用研究

发布时间：2020-05-07 20:23

【摘要】：本文主要研究了可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合调控下的聚合诱导自组装(PISA)在纳米粒子制备和功能化应用方面的工作,主要内容如下:1、首次将聚丙烯酸三碳酸酯(PAA-TTC)作为大分子链转移剂(macro-CTA),在乙醇/水混合溶剂中调控苯乙烯(St)的RAFT分散聚合。详细考察了溶剂组成对聚合动力学以及嵌段共聚物(BCP)纳米粒子形貌和尺寸的影响。除此之外,考察了单体转化率、疏水单体与亲水单体的摩尔比例、残余AA亲水性单体以及残余死链比例和固含量等因素对嵌段共聚物纳米粒子形貌和大小的影响,并以得到的PAA-bb-PSt胶束为模板,原位还原金属银(Ag)得到银/聚合物复合胶束。结果表明,在不同比例乙醇/水体系中,随着疏水链段增长,粒子形貌从球、棒、囊泡向多孔纳米球转变;乙醇/水聚合体系中的聚合速率比乙醇体系更快,加入的水含量越多,生成聚合物胶束尺寸越小,最终均能得到多孔纳米球粒子。残余亲水性单体AA与苯乙烯共聚,疏水链段运动能力增强,对最终纳米粒子的形貌具有很大影响,有利于制备出纯囊泡胶束粒子。PAA聚合过程中的死链比例对嵌段共聚物合成过程中粒子形貌有重要影响,死链比例越大,聚合体系中出现的小球粒子越多。固含量越高,得到囊泡尺寸越大。通过改变[Ag]/[-COOH]摩尔比例控制银的负载量,以[Ag]/[-COOH]=1:1体系得到的复合胶束粒子进行催化实验,催化效果较好。2、以聚4-乙烯基吡啶碳酸酯(P4VP-TTC)为大分子链转移剂,在乙醇/水混合溶剂中调控苯乙烯(St)的RAFT分散聚合,考察了疏水/亲水单体摩尔比、残留4VP用量、溶剂组成对BCP纳米粒子形貌的影响。同时,以得到的聚合物胶束为模板,在水或乙醇/水混合溶剂中原位还原银得到银/聚合物复合胶束。结果表明,当P4VP聚合体系中无4VP单体残留时,St/4VP摩尔比例越大,有利于形貌从球、棒、向囊泡演变。当残留4VP与苯乙烯发生共聚反应,有利于制备纯囊泡胶束。参与共聚的4VP单体用量越高,体系聚合速率越慢,最终得到囊泡的直径越大、壁厚越薄。乙醇/水比例越大,有利于制备出尺寸较大的囊泡,聚合速率明显高于有机相(乙醇)聚合体系的聚合速率。控制[Ag]/[4VP]摩尔比可以控制银的负载量,水中引入乙醇,能够改善复合胶束的稳定性,最终进行的催化实验也验证了纳米复合胶束的催化性能。3、在PAA-b-PSt的RAFT分散聚合体系中,考察PEG对PAA-b-PSt嵌段共聚物制备过程中粒子形貌演变的影响。以得到的聚合物胶束作为模板,负载二氧化硅粒子,通过煅烧后成功制备出中空纳米微球。研究表明,PEG能够影响PAA-b-PSt嵌段共聚物粒子的形貌和尺寸,有利于制备出尺寸更均一的囊泡胶束。在[AA]/[St]=25:300、溶剂质量比为乙醇:水:PEG=70:30:30 w/w/w条件下,PEG分子量对粒子最终形貌有影响。当加入PEG400、PEG1000,最终只能得到多孔球粒子;当加入PEG2000,最终得到囊泡胶束。不过PEG2000用量对粒子最终形貌也有显著影响,适量的PEG2000才能调控出囊泡胶束。如果PEG2000用量太少,最终仍只能得到多孔球;PEG2000用量太多,则只能得到球。除此之外,加入PEG2000会影响聚合反应速率,聚合速率随着PEG2000用量的增加而增加。
【图文】：

图１－３不同ＴＨＥ和ＤＭＦ溶剂组成下得到的？３１２0（）－６－？八人１８胶束的电镜图

RAFT分散聚合形成交联胶束的过程
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1

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本文编号：2653504