微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备、改性及应用综述

微米级多孔聚合物微球作为一种新型功能材料,是目前高分子材料领域的一大研究热点。微球粒径通常在1μm至数百微米,干燥状态下内部有几埃甚至几千埃的孔隙,具有球形度好、比表面积大、骨架密度低、吸附性强、力学强度高、与不同极性的有机溶剂兼容性好等诸多优点,在生物医学、分析化学、环境保护、催化剂载体以及电子产品等领域中有十分广阔的应用前景。其中多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球除了具有高分子微球的一般特点外,还有物理及化学稳定性好、热稳定性好、生产成本低、工业应用前景广等优点,同时微球的苯环反应活性高,易于进行一系列的功能化反应,从而扩大其应用领域。基于上述优点,多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球是目前应用最多的多孔聚合物微球。广阔的应用前景和市场,使得多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备和功能化成为国内外学者研究的热点,并取得了令人瞩目的发展。在过去的几十年中逐渐出现了多种微球制备方法。悬浮聚合法是制备多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的传统方法,其操作简单,产物后处理方便,但是得到的微球粒径呈多分散性。种子溶胀法被普遍认为是制备单分散多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球较好的方法,该方法在制备表面功能化、单分散大粒径的聚苯乙烯-二乙烯苯微球方面具有明显优势。沉淀聚合法也可以用来制备单分散的微球,但是该方法制备的微球交联度低、产量低,而且不易制备具有多孔结构的功能性微球。近几年利用微工程乳化技术制备微球的报道越来越多,包括微孔膜/微通道乳化法和微流控技术。这类方法制备的聚苯乙烯-二乙烯苯微球单分散性良好,粒径、孔径等重现性好,为制备多孔聚合物微球开辟了新的方向。与此同时很多研究者致力于功能性多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的开发,通过在微球上引入各种功能基团改善微球的疏水性、溶解性和生物亲和性等,制得的不同特性的微球可应用于高效色谱填料、催化剂载体、生物医学、吸附剂等领域。本文首次详尽地分析和综述了微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备方法和改性方法,讨论了影响微球孔径及孔分布的重要因素,并总结了该类微球近几年的应用研究状况,最后对多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的发展前景进行了展望。     

单分散纳米聚苯乙烯微球的制备及在多孔炭材料中的应用

在超声波辅助下通过微乳液聚合法制备出纳米PS微球,利用重力沉降法制备出聚苯乙烯胶晶阵列,以该阵列为大孔模板制备出大孔一介孔分级炭材料,利用激光粒度仪、场发射扫描电镜、红外和N2物理吸附及解吸附技术对产品的形貌、微观结构及性能进行表征与研究,结果表明,采用超声波辅助微乳液聚合可实现粒径在50nm-500nm范围内聚苯乙烯纳米球的可控制备,增大KPS和PVP用量,PS粒径均会变小,St／SDSN要有适合的比例才能保证PS粒径小且单分散均一。     

聚苯乙烯微球的研究进展

简要介绍并比较了聚苯乙烯微球的各种制备方法，着重讨论了制备聚苯乙烯微球时反应体系中单体、引发剂、分散剂、反应介质等对微球粒径及粒径分布的影响。这为制备单分散性、粒径可控的聚苯乙烯微球奠定了基础。     

聚苯乙烯微球模板法制备反蛋白石型光子晶体水凝胶薄膜

用乳液聚合法制备了系列单分散且粒径均一的聚苯乙烯纳米微球,以正交试验优化反应中各物质的用量对聚苯乙烯纳米微球的粒径大小及分布的影响,实现了在150~350nm范围内PS纳米微球的可控制备。以不同粒径的PS纳米微球作为模板,以丙烯酰胺和丙烯酸作为原料制备了一系列反蛋白石型光子晶体水凝胶。通过比较它们之间的初始反射峰位置及反射峰变化范围,表明以300nm左右的PS纳米微球作为模板制备的水凝胶在可见光范围内有较大的变化范围,并且有较好的形貌。     

乳液聚合制备聚苯乙烯纳米微球

采用乳液聚合法制备了聚苯乙烯(PS)微球,对制备条件进行了研究.采用FT-IR、TEM对PS粒子的表面结构进行了表征.电镜分析表明,PS微球平均粒径约为50nm,且随乳化剂浓度的增加而减小.实验结果表明,聚合温度、乳化剂浓度等对PS微球大小和尺寸分布产生较大影响.     

单分散Eu~(3+)-PS荧光微球的制备及性能

采用分散聚合法研究了单分散纳米聚苯乙烯(PS)微球和宽稀土含量荧光PS微球的合成。在沸水排氧条件下,分别研究了单分散纳米PS微球、稀土配合物(Eu(MAA)3phen)与苯乙烯(St)共聚微球的合成和反应体系稳定性控制,成功制备出了粒径范围在120~260 nm的单分散PS微球及Eu~(3+)-PS共聚物荧光微球,拓宽了分散聚合制备PS微球的粒径范围。采用红外光谱、同步热分析、扫描电镜和透射电镜对产物的结构进行了表征,紫外光谱和荧光光谱对产物的光学性能进行了测试。结果表明产物的单分散性良好,具有Eu~(3+)离子的特征荧光发射。     

交联PS微球负载纳米Ni颗粒的制备及表征

采用种子聚合法制备出交联聚苯乙烯(PS)微球,经预处理在微球表面引入官能团,采用化学镀法在微球表面负载纳米级Ni颗粒,利用FI-IR、SEM、XRD等测试手段对其进行表征,结果表明:PS微球粒径均匀,平均粒径约为4.3μm,表面光滑;微球负载的纳米Ni颗粒分散性良好、平均晶粒度为9.41nm.利用负载微球对高氯酸铵(AP)进行催化实验,表明负载微球可使AP高温分解峰降低94.2℃左右.研究表明:采用PS微球负载可提高纳米Ni颗粒的分散性,进而提高了Ni颗粒的催化性能.     

PA6/磺化石墨烯功能微球的制备及性能研究

以己内酰胺(CL)、聚苯乙烯(PS)、磺化石墨烯(SG)为主要原料,通过阴离子聚合反应诱导相分离的方法,制备得到了一系列粒径可控的PA6/SG杂化微球。SG在PS的存在下,选择性分散在CL单体中,形成CL/PS/SG悬浮液;再通过CL原位阴离子聚合制备PA6/PS/SG合金,利用甲苯除去PS相后可以获得粒径分布在10~50μm的PA6/SG微球。扫描电镜及粒径测试结果表明,PS及SG含量可以影响PA6微球的形貌及尺寸。通过透射电镜可确定SG选择性分散在了PA6相中,同时SG的加入可有效地改善PA6的热稳定性、结晶性、熔融性能和烧结性能,并且适用于3D打印激光烧结领域。     

各向异性导电胶膜用单分散聚苯乙烯微球的合成

用分散聚合法制备了用于各向异性导电胶膜导电粒子核心的聚苯乙烯微球.研究了加料方式、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)用量以及反应介质对微球粒径及分散性的影响,随着PVP用量的增加、醇/水比的降低,微球粒径减小、分布变窄,且一次性加料法所得微球粒径均匀.制备的聚苯乙烯微球粒径为3.0μm.     

分散聚合反应中影响聚苯乙烯微球粒径的因素

采用分散聚合反应制备出微米级单分散聚苯乙烯微球，研究了在分散聚合反应中多种因素对微球粒径的影响．结果表明：分散稳定剂用量的增加使聚苯乙烯微球的粒径减小，单体和引发剂用量的增加使聚苯乙烯微球的粒径则增大．分散稳定剂和单体用量是影响聚苯乙烯微球粒径分布的两个主要因素．反应介质极性的加强使聚苯乙烯微球的粒径减小，而反应体系温度的升高则使聚苯乙烯微球的粒径增大，但是反应介质的极性和反应温度对粒径分布的影响很小．     

生物可降解高分子多孔微球制备与应用的研究进展

生物可降解高分子多孔微球可以在体内降解并且无毒副作用,已经被广泛应用于药物控制释放、组织工程等领域,它们的制备及应用是近年来的研究热点。概述了生物可降解高分子多孔微球的几种制备方法及其应用领域,并对生物可降解高分子多孔微球的未来发展前景进行了展望。     

轻质高导电镀银复合粒子的制备研究

采用分散聚合工艺,以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,偶氟二异丁腈为引发剂,无水乙醇为分散介质,制备出粒径2.0μm、表面光滑、分散均匀的聚苯乙烯微球.将其进行表面磺化处理后运用化学镀工艺制备出了具有轻质高导电特性的聚苯乙烯/银复合粒子.对所制备的复合粒子进行了扫描电镜、红外光谱以及体积电阻率的测试.结果表明:所制备的复合粒子包覆均匀、导电性能良好;表面修饰提高了PS微球表面的电负性和亲水性并引入了磺酸基团,对PS微球表面镀银起到了重要作用;另外,随着PdCl2浓度和AgNO3/PS质量比的增加,复合粒子包覆完整性和导电性能都随之增加,最佳体积电阻率为1.61×10 -4Ω·cm.     

微米级单分散聚苯乙烯微球的制备

用分散聚合法合成2～6μm单分散好的聚苯乙烯微球,分别考察单体、稳定剂的两步加料方式,以及初始单体浓度、引发剂用量、反应温度等对所合成的聚合物微球粒径及粒径分布的影响。结果表明:两步加料方式可以显著改善微球的单分散性;随着初始单体浓度、引发剂用量增加和反应温度的升高,最终得到的聚苯乙烯微球粒径虽有所增加,但微球粒径分布变宽。将反应液体积放大、单次合成聚苯乙烯微球量不低于250g时制备出的2～6μm系列的聚苯乙烯微球,用扫描电镜等进行表征可知,所制备的聚苯乙烯微球球形度均大于0.95,相对标准偏差均小于5%。     

羧基功能化聚苯乙烯荧光微球的制备及表征

以苯乙烯、丙烯酸为单体,引入疏水性荧光染料罗丹明6G(Rh6G),采用微乳聚合法制备羧基聚苯乙烯荧光微球,并分析了表面活性剂、引发剂、丙烯酸用量对产物粒径分布的影响,考察了羧基聚苯乙烯荧光微球的浓度对荧光强度的影响。通过粒度分析仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪、紫外吸收光谱以及荧光光谱仪对样品的纳米特性、形貌、结构和荧光性能进行了表征。结果表明,用微乳聚合法制备出50~250nm的羧基聚苯乙烯荧光微球,粒径均一且呈单分散性。紫外光谱图测试表明,在533nm左右有吸收峰。荧光光谱测试表明,羧基功能化的荧光聚苯乙烯微球浓度≤0.01%,其荧光最大激发峰为527nm,最大发射峰在555nm处;浓度高于0.01%时,荧光光谱出现红移,且荧光强度减弱。     

The near field properties of colloidal polystyrene microspheres on silicon

We have investigated the optical resonance and near field inside and under absorptive polystyrene (PS) microspheres on Si wafers. Near field flat plane images of PS microspheres were numerically simulated. Nanostructures were prepared on Si substrates using the regular two dimensional (2D) arrays by a single pulsed laser irradiation (KrF, lambda = 248 nm). Periodical PS nanoparticle, PS nanoflowers and Si nanobumps were fabricated by different laser fluence. Mechanisms for PS particle size reduction and Si nanobump formation by laser irradiation were discussed on the base of the theoretical calculations. Good agreement between theoretical calculations and experimental results has been observed.     

用层层自组装法制备PS/SnO2核壳微球

利用层层自组装(LBL)技术制备了单层和多层吸附SnO2的PS/SnO2核壳微球,采用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)观察了产物的表面形貌,采用傅立叶变换红外分光光度计(FT-IR)分析了产物的结构,用热重分析仪(TGA)研究了不同吸附层产物的壳层比例,并研究了pH值、分散溶液、吸附层数对PS/SnO2核壳微球制备的影响,得到了最佳的制备条件.     

标称值1μm粒度标准物质的研制

为了完善我国粒度测量溯源及传递体系,满足粒度仪检定校准需求,本文中采用分散聚合的方法制备得到了单分散交联聚苯乙烯标准粒子,所得到的标准粒子球形度好、粒径分布标准偏差为1.5%。利用扫描电子显微镜和图像分析系统对其进行了定值研究,结果表明,该粒度标准物质的量值为1.28μm,定值不确定度为0.9%。     

Adsorption behavior of carbon nanotubes on polystyrene surfaces

Polystyrene (PS) was prepared using two different polymerization methods (dispersion polymerization and seed polymerization) to investigate the steric stabilizer effect during the adsorption process of carbon nanotubes (CNTs) on the surface of PS microspheres. Experiments with different microsphere diameters and difference types of CNTs were conducted to analyze the curvature effect of the spheres on the adsorption mechanism. The results showed that PS microspheres prepared through dispersion polymerization exhibited preferable adsorption behavior compared to PS spheres prepared through seed polymerization, suggesting that poly(N-vinylpyrrolidone) led to improved adsorption interactions between the CNTs and the PS microspheres in the CNTs dispersion. Additionally, the PS diameter and CNT curvature were examined with respect to the adsorption behavior between the PS microspheres and the CNTs. Multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were found to be well adsorbed on the surface of PS microspheres measuring 2 microm. However, the MWCNTs were adsorbed much less on the surface of submicron-sized PS microspheres, compared with thinwalled carbon nanotubes (TWCNTs). On the other hand, TWCNTs were found to be suitable for adsorption on submicron-sized PS microspheres. These results also indicate that the curvature of the CNTs and the polymer microspheres are important to the CNT adsorption process.