交联型单分散聚苯乙烯微球的合成及表征

发布时间：2020-05-10 15:24

【摘要】：单分散、大粒径聚合物微球是近20年来开发的一类球形高分子粒子,在标准计量、情报信息、化学化工、医学免疫及生物化学等许多领域有着广阔的应用前景。而交联型单分散微球因其良好的吸附性能、力学性能具有广泛的应用前景。本课题通过选择合理的分散聚合体系,制备出单分散微米级非交联和交联的聚苯乙烯微球。考察了不同聚合参数,诸如:不同加料方式、稳定剂浓度、初始单体浓度、引发剂浓度、聚合时间等因素对聚合体系稳定性、微球粒径及其分布的影响和变化规律。结果表明:粒径随引发剂浓度、初始单体浓度、聚合时间的增加而增加,随稳定剂用量的增大而减小,同时,一次加料有助于形成单分散的微球。通过增加引发剂质量分数的方法制备出单分散交联聚苯乙烯微球,并对其进行表征和溶解性实验,发现所制备的微球具有很好的单分散性和很好的球形度,在甲苯溶液中只能溶胀,不能完全溶解,交联度达到69%。通过对聚合物粒子的红外谱图研究,认为在分散聚合中,分散稳定剂以物理方式吸附在粒子表面。基于实验结果,提出了以下的成核机理假设,分散聚合过程可分为三个阶段。(1)均相聚合期:单体、分散剂和引发剂全部溶解于分散介质中,形成均相体系。温度上升到聚合温度后,引发剂分解产生自由基,并引发聚合,生成了溶于介质的齐聚物自由基,该阶段类似于溶液聚合。(2)成核期:当链长超过临界链长后,齐聚 WP=4 物从介质中析出,多个齐聚物链团聚成聚合物核,核与核之间会聚并直至形成立构稳定的粒子,其稳定作用由物理吸附在粒子表面的分散剂提供。(3)粒子增长期:该阶段粒子数保持恒定,粒子的增长一方面靠吸收单体、引发剂和自由基在粒子相中聚合,另一方面靠吸附由连续相生成的齐聚物而增长,直至单体消耗完全。本课题通过聚合参数对粒径及粒径分布的影响研究,得出了粒径为1.8μm、2.2μm单分散聚苯乙烯粒子的推荐配方。
【图文】：

粒径分布,梳形,分散剂

进一步反应的官能团，其接枝效率远高于均聚物分散剂。而且不论是亲油体还是亲水性单体，大单体的亲水性越好，越有利于减小粒径分布。有些剂同时存在静电稳定作用，如 PAA；有些体系使用过氧化物为引发剂，也静电稳定作用。显然，，在同样条件下，其稳定作用比单一的立构稳定剂更得到的粒径更小。袁才登等人[21]以丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体制备梳型分散剂，所设计制备的梳形分散剂分子中含有双键和众多长链的烷烃侧基，在聚合中这些分散剂分子不但可以被吸附在初级粒子表面，而且还能通过双键直与共聚反应，即所得分散剂具有反应活性和梳形分子结构，这样就将分散子以共价键锚定的方式固定在初级粒子上，将其用于苯乙烯和二烯基苯的性介质中的分散共聚合，结果表明，它有很好的稳定作用，其分散效果的与梳形结构的“梳齿”部分长短有关。机理如下图所示。

照片,加料方式,微球,照片

a b图 3.1 不同加料方式得到的 PS 微球的 SEM 照片不同加料方式对聚苯乙烯微球的影响如图 3.1 所示。a 图为一次性加入单到的微球扫描电镜照片，b 图为单体用滴加的方法加入得到的聚苯乙烯微描电镜照片。其中初始单体浓度为 10 ％，引发剂含量为 0.1 ％，稳定剂 5 ％，反应温度 70℃。从两图可以明显看出，一次加料法得到的微球粒子分布均匀，呈现较好散性。而滴加单体法得到的粒子有大有小，粒子大小分布不均匀,不能得散的微球。反应单体一次性加入反应体系时，引发剂同时被引发且获得几率相当，保证微粒在同一基础上增长，可以得到单分散的聚苯乙烯微加单体时，引发剂分批引发，即先进入反应体系的单体先被引发剂引发其获得单体的几率也较大，粒子比较大，后加入的生成的粒子就较小，
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TB324

【引证文献】