无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文.docx

无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文.docx

《无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文

论文题目：

无皂化乳液聚合制备聚苯乙烯微球

专业：

高分子材料与工程

学生：

桑玮（签字）

指导老师：

后振中（签字）

摘要

随着科学技术的发展，高分子微球的应用越来越广泛，特别是单分散型聚合物微球受到人们的关注，成为研究热点。

在各种高分子微球中，聚苯乙烯（PS）微球研究较多，应用较广，在色谱柱填料、光子晶体光学滤波器、光开关、高密度电磁数据存储器、化学和生物化学传感器等领域具有重要用途。

传统PS微球的制备方法有:

乳液聚合法，分散聚合法，悬浮聚合法。

这些方法需要大量的添加剂，后处理复杂，环境污染严重，所得产品表面不洁净，成本较高。

无皂乳液聚合是指完全不含乳化剂或仅含少量乳化剂的乳液聚合,与传统的聚合方法相比，成本低，后处理工艺简单，表面洁净，环境污染小。

本文采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯微球，研究了单体浓度，引发剂用量，反应体系离子浓度和温度对聚苯乙烯微球粒径的影响。

结果表明，保持其它条件不变，聚苯乙烯微球的粒径随单体浓度的增大而增加；引发剂浓度增大，微球粒径减小；反应体系中离子强度增大，微球粒径增大，离子浓度过大时容易结块且不形成微球。

另外，温度对苯乙烯聚合影响较大，温度相对较低时很难发生聚合。

对所得产物进行红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和激光粒度（DLS）的表征，结果显示，当苯乙烯用量为0.087mol，过硫酸钾用量为1.30mmol，NaCl用量为2.56mmol，反应温度为80℃，反应时间为12h时，所得PS微球的平均粒径约为0.83μm，分散性和粒径分布相对较好。

关键词：

聚苯乙烯微球，无皂乳液聚合，制备方法，应用

选题类型:

A

Subject:

Soap-freeemulsionpolymerizationpreparationofpolystyrenemicrospheres

Speciality:

Polymermaterialsandengineering

student:

SangWei（Signature）

Instructor:

HouZhenzhong（Signature）

ABSTRACT

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofpolymermicrospheresmoreandmorewidely,especiallythesingledispersiblepolymermicrospheresbytheattentionofpeople,becomearesearchhotspot.Amongvariouskindsofpolymermicrospheres,polystyrene（PS）microspheres,whichiswidelyusedinthechromatographiccolumnpacking,photoniccrystalopticalfilter,lightswitch,high-densityelectromagneticdatastorageandchemicalandbiologicalchemicalsensors,etc.TraditionalpreparationofPSmicrospheres:

emulsionpolymerization,dispersionpolymerization,suspensionpolymerization.Thesemethodsneedalotofadditives,post-processingcomplexandseriousenvironmentalpollution,theproductsurfaceisnotclean,thecostishigher.Soap-freeemulsionpolymerizationisentirelywithoutemulsifieroronlycontainsasmallamountofemulsifierinemulsionpolymerization,comparedwiththetraditionalpolymerizationmethods,lowcost,simplepost-treatmentprocessing,thesurfaceisclean,environmentpollutionissmall.Thisarticlestudiedthemonomerconcentration,initiatordosage,reactionsystemionconcentrationandtemperatureontheinfluenceofparticlesizeofpolystyrenemicrospheres.Theresultsshowedthatotherconditionsremainunchanged,theparticlesizeofpolystyrenemicrospheresincreasedalongwiththeincreaseofmonomerconcentration;Initiatorconcentrationincreases,themicrospheresparticlesizedecreased;Reactionsystemintheionicstrengthincreases,themicrospheresparticlesizeincreases,theionconcentrationistoolargewheneasytoagglomerateandformationofmicrospheres.Inaddition,theinfluencesoftemperatureonthepolymerizationofstyrene;aggregationatrelativelylowtemperatureisdifficulttooccur.Theproductsfortheinfraredspectra（FTIR）,scanningelectronmicroscopy（SEM）andlaserparticlesize（DLS）characterization,resultsshowthatwhenthedosageofstyreneis0.087mol,dosageofpotassiumpersulphate1.30mmol,dosageofNaClwas2.56mmol,thereactiontemperatureis80℃,thereactiontimeof12h,theaverageparticlesizeofthePSmicrospheresofabout0.83μm,dispersionandparticlesizedistributionisrelativelygood。

Keywords:

polystyrenemicrospheres,soap-freeemulsionpolymerization,thepreparationmethods，applications

Topictype:

A

目录

摘要I

ABSTRACTII

目录IV

第一章前言1

1.1高分子微球概述1

1.2聚苯乙烯微球的应用2

1.3聚苯乙烯微球的合成方法2

1.3.1乳液聚合3

1.3.2悬浮聚合[18]4

1.3.3分散聚合[22]6

1.3.4种子乳液聚合法7

1.3.5无皂乳液聚合8

1.4本论文的研究目的，意义以及主要内容10

第二章实验部分11

2.1无皂乳液聚合引发机理11

2.2试验方法11

2.2.1实验所需的设备和仪器11

2.2.2实验所需的试剂及处理12

2.2.4实验方案及流程13

2.2.3聚苯乙烯微球的制备14

2.3表征方法和测试15

第三章结果与讨论16

3.1聚苯乙烯的红外图谱16

3.2扫描电镜图像分析结果16

3.2.1不同苯乙烯用量所得微球的形貌16

3.2.2不同引发剂用量所得微球的形貌17

3.2.3不同离子强度所得微球的形貌18

3.3激光粒度表征结果19

3.3.1单体用量对微球粒径的影响19

3.3.2引发剂用量対微球粒径的影响20

3.3.3离子强度对微球粒径的影响22

3.3.4PS微球的粒径分布23

第四章结论24

参考文献25

致谢28

第一章前言

1.1高分子微球概述

高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球状或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。

具有比表面积大、吸附性强、凝集作用大及表面反应能力强等特性。

高分子微球形态多样，由于它特殊的结构形态，在不同领域得到了广泛的应用。

1955年Vanderhoff等[1]在失重条件下，采用乳液聚合法成功地合成了粒径在2-30μm的单分散性聚苯乙烯微球。

如今在制备微球方面主要侧重以下两点，（l）采用多种不同的聚合方法合成具有不同聚合物分子量、不同粒径的单分散聚合物微球；

（2）突破高分子化合物原始组分本性特征所限定的应用价值，发展到粒子尺寸、胶粒表面形态和粒子的亚微观结构，从特性官能团的调配与转化入手，制备各种新型功能性胶体和材料。

如何在普通的条件下制备出分散性好，粒径均一的聚苯乙烯微球是为研究者提出的重要课题。

高分子微球一般按照尺寸、功能和状态分类。

按照其尺寸,高分子微球可分为两类：

纳米微球和微珠。

数十微米以上的大微球称为微珠。

按照其功能，高分子微球可分为四类：

（1）微胶囊[2-3]微胶囊是指在微球芯部具备其他功能性物质的微球，是利用天然或合成的高分子材料为囊材将囊芯物包裹而成的容器。

（2）复合微球[4-5]，复合微球是指由两种或两种以上不同的材料所制备而成的微球。

常用的复合微球的合成方法有物理化学法和化学方法:

物理化学法是通过静电作用、化学作用或生物作用，使无机或有机物沉淀在核表面形成壳的过程；化学聚合法是直接在无机粒子表面进行的聚合方法[6]。

（3）磁性微球[7]磁性微球属于复合微球，是指在微球内部包埋了无机磁性物质的微球。

按照其状态,高分子微球可分为微球、颗粒;高分子乳液;乳胶;聚合物胶体;微凝胶以及粉体。

其中,微球、颗粒一般不区分是乳液状或者干燥状态，而高分子乳液是在水或有机溶液中制备而得到的微球分散液，呈乳液状。

聚合物微球具有比表面积大，吸附性强，凝聚作用大及有表面反应能力等特异性质，所以在不同领域有着广泛的应用。

在光学方面聚苯乙烯（PS）微球常用作制备光子晶体的材料，这是因为聚苯乙烯微球的制备方法简单，单分散性好，聚苯乙烯材料具有良好的力学性能，在光晶制备中起到好的作用。

在医学和生物化学领域中应用也日益广泛，它可用于临床检验,药物释放、癌症和肝炎的诊断、细胞的标记、识别、分离和培养、放射免疫固相载体及免疫吸收等方面。

由此可见聚合物微球的制备在生物化学、免疫医学、固定化酶、高效离子交换树脂、固相合成载体、色谱填料以及其它高新技术领域。

领域具有潜在价值。

1.2聚苯乙烯微球