双亲性嵌段共聚物改性纳米二氧化硅粒子及其应用

发布时间：2017-07-07 01:07

  本文关键词：双亲性嵌段共聚物改性纳米二氧化硅粒子及其应用

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【摘要】：两亲性嵌段共聚物改性的二氧化硅纳米粒子具有潜在的双亲性,这种具有双亲性的纳米粒子在Pickering乳液制备中的具有重要应用,备受国内外众多学者关注。当前,关于两亲性嵌段共聚物改性纳米二氧化硅粒子的报导并不多,本课题主要围绕着两亲性嵌段共聚物改性纳米二氧化硅粒子的制备及其在Pickering乳液中的应用展开研究,主要内容和结果如下:(1)结合原子转移自由基聚合(ATRP)和“点击化学”(Click)两种方法,首次制备了具有星型结构的ABC杂臂三嵌段共聚物μ-聚乙二醇(PEG)-b-聚苯乙烯(PS)-b-聚3-(异丙氧基硅基)丙基甲基丙烯酸酯(PIPSMA),聚合物通过了核磁共振氢谱(1H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)的表征。(2)采用溶胶-凝胶方法,首次制备了星型三杂臂嵌段共聚物μ-(PEG45-b-PS25-bPIPSMA25)改性的纳米二氧化硅粒子,并探究了接枝过程中溶剂、催化剂和反应时间对接枝率的影响。通过透射电镜、动态光散射、热重分析、红外光谱、核磁共振等检测方法表征了改性后的纳米二氧化硅粒子,并计算出接枝密度为每平方纳米上有0.242条聚合物链段。(3)首次将μ-(PEG45-b-PS25-b-PIPSMA25)改性的双亲性纳米二氧化硅粒子应用在Pickering乳液中,探究了不同油相、粒子起始分散相、粒子浓度以及油水体积比对乳液的影响,并发现其以下特点:a.两亲性嵌段共聚物修饰的纳米二氧化硅能够稳定不同极性、粘度的油相,其中甲苯和水形成的W/O型乳液放置一年都未破乳;b.μ-(PEG45-bPS25-b-PIPSMA25)聚合物改性的二氧化硅纳米粒子在稳定环己烷、正十二烷和水的乳液中,根据粒子的起始分散相不同会得到不同类型的乳液,粒子先分散在水中时得到O/W型乳液,粒子先分散在环己烷或正十二烷中时得到W/O型乳液,将粒子同时分散在水和环己烷中时可以制备多相乳液;c.两亲性嵌段共聚物修饰的纳米二氧化硅在0.05%粒子浓度仍能得到稳定的Pickering乳液,与其它粒子相比具有较大优势;d.两亲性嵌段共聚物修饰的二氧化硅纳米粒子能够稳定甲苯和水很大范围内油水体积比的乳液,当甲苯体积分数低至20%时,仍能得到稳定的油包水型乳液。当甲苯体积分数为10%时即发生相反转,得到水包油型乳液。而当甲苯体积分数为30%时,乳液呈凝胶,得到不规则形状的乳滴。
【关键词】：两亲性嵌段共聚物 纳米二氧化硅 Pickering乳液
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;TQ127.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-32
• 1.1 引言12-13
• 1.2 聚合方法13-14
• 1.2.1 自由基聚合13
• 1.2.2 活性聚合13-14
• 1.2.3 可控/“活性”聚合14
• 1.3 原子转移自由基聚合（ATRP）14-18
• 1.3.1 聚合机理15
• 1.3.2 反应体系15-17
• 1.3.3 ATRP技术的应用17-18
• 1.4 点击化学18-22
• 1.4.1 点击化学的提出18
• 1.4.2 点击化学的特征18-19
• 1.4.3 铜催化的叠氮与端炔基环加成反应（CuAAC）的概述19
• 1.4.4 CuAAC的反应机理概述19
• 1.4.5 CuAAC的反应在聚合物中的研究进展19-21
• 1.4.6 点击化学的应用21-22
• 1.5 ABC星型杂臂嵌段共聚物的概述22
• 1.6 两亲性聚合物改性纳米二氧化硅粒子的概述22-26
• 1.6.1 聚合物刷的概述22-23
• 1.6.2 聚合物/纳米粒子复合材料的概述23
• 1.6.3 聚合物改性纳米粒子的制备方法23-24
• 1.6.4 聚合物改性纳米粒子的研究进展24
• 1.6.5 混合聚合物改性纳米粒子的概述24-25
• 1.6.6 两亲性聚合物改性纳米粒子的概述25-26
• 1.7 Pickering乳液的概述26-32
• 1.7.1 Pickering乳液简介26-29
• 1.7.2 Pickering乳液的影响因素29-32
• 第二章 星型杂臂ABC三嵌段共聚物的合成32-53
• 2.1 引言32
• 2.2 实验部分32-44
• 2.2.1 实验设计总体方案32-34
• 2.2.2 实验仪器与测试方法34
• 2.2.3 实验过程34-44
• 2.3 结果与讨论44-51
• 2.3.1 PEG环氧化物的合成44-45
• 2.3.2 PEG(-OH)(-N3)的合成45
• 2.3.3 端炔基聚苯乙烯PS-C≡CH的合成45-48
• 2.3.4 两嵌段PEG(-OH)-b-PS的合成48-49
• 2.3.5 两嵌段PEG(-Br)-b-PS的合成49-50
• 2.3.6 ABC三嵌段共聚物的合成50-51
• 2.4 本章小结51-53
• 第三章 两亲性嵌段共聚物修饰纳米二氧化硅粒子的制备53-63
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验部分54-55
• 3.2.1 材料与试剂54
• 3.2.2 聚合物改性纳米二氧化硅的制备54-55
• 3.2.3 测试与表征55
• 3.3 结果与讨论55-62
• 3.3.1 透射电镜及动态光散射分析56-57
• 3.3.2 热重分析57-60
• 3.3.3 核磁共振分析60-61
• 3.3.4 红外光谱分析61-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第四章 改性纳米二氧化硅用于Pickering乳液的制备63-76
• 4.1 引言63-64
• 4.2 实验部分64
• 4.2.1 材料和试剂64
• 4.2.2 Pickering乳液的制备64
• 4.2.3 测试与表征64
• 4.3 结果与讨论64-75
• 4.3.1 Pickering乳液的制备及表征64-65
• 4.3.2 不同类型的油对Pickering乳液的影响65-66
• 4.3.3 不同起始分散相对Pickering乳液的影响66-68
• 4.3.4 多相乳液的制备68-69
• 4.3.5 粒子浓度对Pickering乳液的影响69-71
• 4.3.6 油水体积比对Pickering乳液的影响71-74
• 4.3.7 乳滴SEM表征74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-92
• 附件92

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