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控压微波合成无皂高分子胶体粒子

罗时忠

  本文主要围绕“控压微波合成无皂高分子胶体粒子”的主题,利用自行设计的控压微波化学反应器进行实验,比较详细地讨论了在一定压力下微波场中进行的无皂乳液聚合。通过与常压微波辐照法和通常的水浴加热法进行比较,从共聚和均聚两种乳液聚合方式出发,借助于现代激光光散射技术对胶体粒子进行表征,讨论了无皂高分子胶体粒子的形成与组成、成核机理、胶体粒子的稳定性等方面的内容。发现在一定的条件下,在控压微波合成无皂高分子胶体粒子的成核过程中,与传统的成核机理有所不同。本研究为制备稳定的单分散高分子纳米粒子提供了有效的方法,为推广高分子纳米材料的产业化奠定了一定的基础。通过无皂乳液聚合,合成了聚(苯乙烯-丙烯酰胺)、聚(苯乙烯-乙烯基吡咯烷酮)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等胶乳粒子。通过比较它们的反应动力学、改变各种反应组分的用量、添加不同的有机溶剂以及改变反应的预设压力等一系列实验,我们得出的结论是,在利用控压微波合成法与常压微波辐照法进行无皂乳液聚合时,在不同的反应条件下,其成核机理是不同的,微波辐照法提高了反应速率,为生成更小尺寸、更稳定的单分散胶体粒子提供了条件。对于常压微波辐照法,其成核机理与通常的无皂乳液聚合是一致的。而对于控压微波合成法来说,则情况要复杂些。当反应为两种单体共聚时,水溶性或在水中溶解度比较高的共聚单体加入时,会有一个“聚集”粒子的“解聚”过程,而且会形成粒径更小更稳定的高分于纳米粒子;不过对于乙烯基毗咯烷酮作为共聚单体和苯乙烯聚合时,因为其分子结构含有五圆环,从而具有一定的特殊性,没有观察到“聚集”粒子的“解聚”过程,而且形成的胶体粒子不仅粒径增大,稳定性也有所下降。在控压微波合成中,当反应为一种单体的均聚时,我们发现参加均聚单体的水溶性将对成核历程产生重要影响,对于油溶性单体来说,其成核机理与通常的无皂乳液聚合中齐聚物胶束成核机理是一致的,而对于在水中溶解度比较高的单体来说,其成核机理又会出现“聚集”粒于的“解聚”过程,从而说明单体的性质对成核机理有重要影响。此外,通过动态激光光散射和静态激光光散射的相结合,分析聚苯乙烯胶体粒子,发现胶体粒子的分散性与聚合物高分子链的大小及其分布没有直接的关系,也就是说,在微波辐照下的无皂乳液聚合,虽然形成的高分子链大小不一,而且链的密度差别很大,但它们在乳液中缠结在一起而形成的胶体粒子尺寸分布却具有单分散性。……   
[关键词]:微波辐照;无皂乳液聚合;胶乳;纳米粒子;压力影响
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽师范大学2002年
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