大尺寸有序多孔PS空心球的制备

发布时间：2020-10-20 10:10

　　 多孔PS空心球具有单囊空腔和多孔球壳的双重结构,是一种应用广泛的基础功能材料,其中毫米级多孔PS空心球在聚变能领域有着重要应用。目前制备的毫米级多孔PS空心球存在尺寸多分散、结构可控性不佳、孔分布无规则等问题,限制了其作为聚变靶材料时的性能优化和相关实验的进展。本文以疏水SiO_2微球作为模板粒子,聚苯乙烯(PS)为骨架材料,结合胶体粒子模板法与微流体技术对多孔PS空心球的宏观尺寸、壁厚及微观孔结构控制进行研究,成功制备了单分散三维有序多孔PS空心球。采用溶胶凝胶法、真空冷冻干燥法和乙醇超临界法制备200n m-8 0 0 n m单分散疏水SiO_2微球,考察了反应时间、反应物用量对SiO_2微球粒径及单分散性的影响。采用胶体粒子模板法制备PS/SiO_2块体材料,胶体粒子模板法结合微流控技术制备多孔PS球。在此过程中对固化温度、SiO_2模板粒子粒径、SiO_2模板粒子与PS质量比、液滴尺寸和壳层结构对多孔PS球孔结构规整度的影响进行研究。在此过程中得到以下结论:(1)SiO_2微球粒径随二次加入TEOS体积的增加呈先增大后减小的趋势;通过乙醇超临界处理,SiO_2微球表面成功接枝上了烷基,得到疏水性能优良的SiO_2微球,其接触角高达149°;在相同的实验条件下,SiO_2微球粒径越小,其疏水性能越好;本实验在单次处理质量在12 g以内的SiO_2微球时,其接触角均在140°左右,可作为模板粒子满足本课题需求。(2)液滴尺寸随连续相流量(Qc)的增大而减小,随分散相流量(Qd)的增大而增大。低温固化有利于SiO_2微球自组装,使SiO_2微球规整排列形成有序结构,高温固化不利于SiO_2微球自组装,适宜固化温度为20℃;模板粒子粒径在200 nm-800 nm的范围内粒径越小越有利于SiO_2微球自组装,形成连续有序结构;液滴尺寸对SiO_2微球排列规整度无明显影响;PS与SiO_2微球质量比为4.74比6.34时有利于形成有序化结构。本文以疏水SiO_2微球为模板粒子,PS为骨架结构成功制备了外径为860μm壁厚195μm的大尺寸有序多孔PS空心球,制备的有序多孔PS空心球具有优良的储氘性能。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.4
【部分图文】：

微 流 体 通 道[44-48]。 Okushima 等 人[49][50]将T 形通道，制备了 W/O/W 以及 O/W/O 型复时，需要对相邻的通道进行表面改性处理性质，这种整体型通道方便简便，但难以分tada[51][52]，Duncanson[53]，Kim[54]等人均以聚焦型通道以制备双重或多重液滴。他们将毛细管和渐粗的圆柱形毛细管进行同轴匹形毛细管管内边长一致。这种方法能够将不疏水处理，再组装成微流体通道，因此目前流体通道多是此种构型。图 1-17 所示为几水力学聚焦型通道结构示意图。这种通道操作，一般产生的液滴尺寸较小，适用于制rumbetov 等人[55]将不同直径的毛细管粘接建错流剪切型通道，如图 1-3 所示。

图 1-2 制 备 双 重 或 多 重 液 滴 的 水 力 学 聚 焦 型 通 道（ a）（ c） 制 备 双 重 液 滴 的 模 型 结 构[53][54]；（ b） 制 备 双 核 双 重 液 滴 的 模型 结 构[51]；（ d） 制 备 W/O/W/O 三 重 液 滴 的 模 型 结 构[52]Figure 1-2 The hydraulics focusing channel preparing for double ormultiple droplets（ a）（ c）Double droplets（, b）Dual-core dual droplets（, d）Multiple droplets

图 1-2 制 备 双 重 或 多 重 液 滴 的 水 力 学 聚 焦 型 通 制 备 双 重 液 滴 的 模 型 结 构[53][54]；（ b） 制 备 双 核 构[51]；（ d） 制 备 W/O/W/O 三 重 液 滴 的 模 型 结 构 1-2 The hydraulics focusing channel preparing fmultiple dropletsouble droplets（, b）Dual-core dual droplets（, d）M
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本文编号：2848548