粒径单分散高聚物微球制备研究进展

粒径单分散高聚物微球在许多领域里有着广同的应用前景。简要介绍了粒径单分散微米级高聚物微球的制备方法和进展情况。介绍影响分散聚合的单体浓度、介质、稳定剂、交联剂、引发刺等影响因素对分散聚合的影响和种子溶胀法的进展情况。对国内原子转移自由基研究进行简单的介绍。     

分散聚合法制备粒径可控的单分散聚苯乙烯微球

以苯乙烯(St)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,乙醇/水为分散介质,采用分散聚合法制备了聚苯乙烯(PS)微球。研究了单体、引发剂、分散剂的浓度,分散介质中乙醇与水的比例对制备PS微球粒径及粒径分布的影响。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、动态光散射(DLS)等手段,对微球的组成成分、表面形貌、粒径及其分布进行了表征。结果表明,在合适条件下,分散聚合法可以制备粒径200～1000nm范围内可控、球形度良好、表面光滑、互不粘连的单分散PS微球。     

单分散性大粒径磁性复合微球的制备和表征

把聚乙二醇(PEG)和十二烷基磺酸钠(SDS)包裹的自制纳米Fe3O4磁流体加入到分散聚合体系,制备出粒径300～500μm的聚(苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸)磁性高分子微球并用光学显微镜、红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)以及热重分析仪(TG)等对其表征。结果表明,其粒径分布均匀,表面光滑且含有羧基,室温比饱和磁化强度达到3.63A·m2/kg,磁流体的包裹率随磁流体用量的增加而增加,最高达到17.07%。     

单分散P(St-co-AA)微球的制备与表征

利用无皂乳液聚合的方法合成了表面含有羧基的亚微米级聚(苯乙烯-共-丙烯酸)(P(S t-co-AA))微球。通过透射电镜观察发现,微球粒径分布均匀,呈现明显的单分散性。用X射线光电子能谱(XPS)验证了微球表面含有羧基,且表面羧基含量可以通过聚合时加入单体的量来调控。     

单分散介孔氧化硅微球的粒径可控制备

在中性醇-水体系中,采用月桂胺(DDA)为导向剂,通过调整反应物组分的剂量比,研究了具有蠕虫状介孔的单分散氧化硅微球粒径可调控行为。实验表明,当月桂胺与正硅酸乙酯的摩尔比为0.4,正硅酸乙酯的浓度范围在0.138~0.248mol/L之间,改变水/醇比例,可以实现微球粒径在50nm~1μm之间的调控。该方法简单易行,制备得到的微球尺寸均匀,单分散性好,BJH孔径在1.4nm左右。粒径可控的单分散介孔氧化硅微球,通过表面有机化修饰,可以成为改变流体流变行为的优秀添加介质。     

单因素对单分散二氧化硅微球制备的影响

以氨水为催化剂、正硅酸乙酯为硅源、醇为溶剂,采用改进的溶胶-凝胶工艺制备单分散SiO2微球,通过扫描电镜、激光粒度分析仪着重研究了正硅酸乙酯添加方式、反应温度、溶剂类型等单因素对SiO2的颗粒大小和形貌的影响.结果表明,正硅酸水解对醇溶剂是有选择性的,乙醇作为溶剂合成SiO2的单分散性和球形度最好.连续滴定和分步滴定更有利于单分散SiO2微球的形成.水解温度升高,生成的颗粒粒径将运渐增大,最佳反应温度为常温25℃或恒温水浴25～35℃.     

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%。     

单分散中空聚苯乙烯微球制备

采用搅拌乳化方法制备水包油(W1/O)型乳状液,经膜乳化法制得单分散的复乳(W1/O/W2)型乳状液,再通过液中干燥法制得单分散中空聚苯乙烯(PS)微球.考察了shirasu porous glass(SPG)膜孔径对乳状液液滴粒径及粒径分布、表面活性剂浓度对PS微球中空率和单分散性的影响.由激光粒度分析仪结果及PS微球的SEM照片证实,制得的PS微球,粒径呈单分散,是SPG膜孔径的2.0～2.4倍且具有中空结构.     

单分散微米级聚醋酸乙烯酯微球的合成与表征

研究了醋酸乙烯酯在醇/水介质中以过硫酸钾-亚硫酸氢钠为氧化-还原引发剂的分散聚合.考察了分散介质的醇水比、聚合温度及搅拌速率等因素对聚合体系的稳定性、微球粒径及其分布的影响,用扫描电镜对聚合物粒子形态进行表征.研究结果表明,在异丙醇/水介质中,聚醋酸乙烯酯微球的粒径随着醇水比、聚合温度和搅拌速率的提高而增大,粒径分布变宽.在标准配方条件下,制得了单分散,粒径分别为2.0 μm、4.0 μm和5.0 μm的聚醋酸乙烯酯微球.     

微米级聚苯乙烯微球合成过程反应条件的优化

用分散聚合法合成4~8μm的单分散聚苯乙烯微球,实验考察反应温度对体系的黏度、微球分子量及微球密度等结构参数的影响,同时考察反应温度以及单体、引发剂和稳定剂等分散聚合的主要组分对所合成的聚合物微球粒径及粒径分布的影响。结果表明,反应温度为70℃时,制备的单分散聚苯乙烯微球结构最致密,微球产率较高,微球耐有机溶剂的能力较强;随着初始单体浓度、引发剂用量的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大,但微球粒径分布变宽;随着稳定剂用量的增加,最终微球粒径减小,粒径分布变窄。     

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。     

单分散双功能化复合二氧化硅微球的可控合成

在水溶液中,以硫氰基丙基三乙氧基硅烷(TCPTES)为前驱体,氨水为催化剂,合成了TC-SiO_2聚倍半硅氧烷微球。进一步以TC-SiO_2微球为核,用脲丙基三乙氧基硅烷(UDPTES)在其表面进行溶胶-凝胶反应,制备了TC-SiO_2@U-SiO_2双功能化核壳结构复合微球。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)对所得微球的形貌、结构及性能进行了表征。实验结果表明,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的用量和包覆时间对所得双功能化微球TC-SiO_2@U-SiO_2的粒径和形貌有着重要影响。当CTAB为30mg,水、乙醇分别为20mL和7mL,TC-SiO_2球为40mg,氨水为0.3mL,UDPTES为0.6mL时,室温下反应20h,可制得粒径630~690nm且分散性良好的TC-SiO_2@U-SiO_2微球。     

双马来酰亚胺交联单分散聚苯乙烯微球的制备及表征

采用分散聚合法,以苯乙烯为单体,二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)为交联剂,制备了单分散交联聚苯乙烯微球(St/BDM)。研究了分散聚合反应中单体(St)、引发剂(AIBN)、分散剂(PVP)、交联剂(BDM)用量对微球粒径和粒径分布的影响。通过优化反应条件,合成了平均粒径为3.03μm(ε=0.05)的单分散交联聚苯乙烯微球。热稳定性分析和耐溶剂性实验结果表明,二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)交联的聚苯乙烯微球热稳定性和耐溶剂性能比线性的聚苯乙烯微球有了很大的提高。当失重5%时,聚合物的热分解温度由交联前的306℃上升到交联后的328℃。     

微波辐射分散聚合制备单分散聚甲基丙烯酸甲酯微球

在微波辐射下,以乙醇/水混合溶剂为分散介质,聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂,进行了甲基丙烯酸甲酯的分散聚合。利用透射电镜(TEM)、动态激光光散射粒度仪(PCS)研究了微球的形态和粒径大小,探讨了介质中乙醇含量、聚合前期微波功率、引发剂和稳定剂浓度对微球粒径及分布的影响。结果表明,当介质中乙醇质量分数在40%～50%时能得到稳定的聚合物微球。在一定范围内,随着反应前期微波功率的增大,微球粒径增大,粒径分布先减小后变大。与常规加热聚合相比,微波辐射能加快反应速率,提高单体转化率,所得的聚合物微球粒径小,单分散性更好。     

单分散聚合物微球的合成技术

综述了单分散聚合物微球的制备方法和研究新进展,具体介绍了分散聚合法、种子聚合法,同时对一些特殊的单分散微球制备方法如SPG玻璃膜乳化法,微波、电离辐射诱导聚合法,气溶胶光聚合法进行了简要介绍,并对这些方法进行评述分析,可知前三种方法对环境污染小,为聚合物微球的工业化绿色生产提供可能.     

苯乙烯-丙烯酸丁酯分散共聚合动力学

用分散聚合法制备了表面光滑、粒径均匀的聚苯乙烯-丙烯酸丁酯微球,研究了各种参数变化对聚合转化率-时间曲线的影响并得到苯乙烯和丙烯酸丁酯的分散聚合动力学方程。结果表明,在所考察的范围内,初始单体中丙烯酸丁酯的物质的量分数超过20%以上时,总转化率明显降低;在60℃~75℃之间随温度上升,总转化率增大,但80℃时反而减小,并随着醇水比的降低、引发剂用量的增大而增大,稳定剂的浓度对其影响甚小;在所考察的范围内,苯乙烯和丙烯酸丁酯的分散聚合动力学方程为Rp=k.exp(38194/RT)[St/BA]0.7029[m(EtOH)/m(EtOH+H2O)]-4.138[AIBN]0.3845,其表观活化能Ea为38.194 kJ/mol。     

单分散苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚微球的制备

以苯乙烯和丙烯酸丁酯为反应单体,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,偶氮二异丁腈为引发剂,乙醇/水为分散介质,采用分散聚合法制备了微米级苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚微球,通过红外光谱、核磁共振氢谱和扫描电镜对产物进行了表征,并且对不同聚合条件下,产物微球的粒径和粒径分布进行了研究。结果表明,随着苯乙烯/丙烯酸丁酯比值增大,粒子平均粒径和分布都减小;分散剂用量增加,粒子平均粒径减小,分布变窄;增加引发剂用量或提高温度,粒子平均粒径增大,分布变宽;随着乙醇/水比值增大,粒子平均粒径增大,分布有个极小值。