论文部分内容阅读
有机无机复合粒子无论是在理论研究领域或是在实际应用领域都受到广泛关注。而通过对反应物和合成工艺进行控制,制备各种异形结构的复合粒子更是当前粒子设计领域的研究热点,具有重要的理论研究价值和潜在的应用前景。本论文设计合成了具有可聚合双键的聚倍半硅氧烷(PSQ)粒子,以其作为Pickering乳化剂引入到乳液聚合体系,通过改变反应条件得到多种不同形态和结构的聚合物/PSQ复合粒子,在对粒子结构进行详细表征的基础上,系统研究了各种粒子形态形成机理和影响因素。主要工作如下:(1)通过溶胶凝胶(sol-gel)法,以含可聚合双键的烷氧基硅氧烷(MPTS)为前驱体,通过一步法实现了含可聚合双键的PMPTS纳米粒子的制备。通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段研究了溶剂、配比、pH、反应温度、后处理方法对PMPTS粒子的影响,确定了最优的反应条件。该粒子的乙醇溶胶可以直接应用到后续乳液聚合的体系中。(2)以合成的PMPTS溶胶为Pickering乳化剂,以十二烷基二苯醚二磺酸二钠(DSB)为乳化剂,在DSB的量从0.03g到0.07g,PMPTS的量从0.4g到8g的范围内,以苯乙烯(St)为单体进行乳液聚合,得到核壳结构的乳胶粒子。通过透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),傅里叶变换红外光谱(FTIR),动态光散射粒径仪(DLS),热失重分析(TGA)等表征方法系统的研究了核壳粒子的形成机理,影响因素等。通过实验结果得出,核壳粒子的反应机理按照乳液聚合机理进行,反应时间、PMPTS的量、DSB、pH等因素都会对粒子结构和粒径产生影响。(3)通过改变DSB和PMPTS的量和其他的反应工艺得到了各种非球形形貌的粒子,包括帽子型,雪人型等。通过电镜结果研究了异型粒子形成的机理,发现DSB的量和PMPTS的量可以控制不同形貌的粒子的形成:当DSB的量为零时,可以得到不同形貌的粒子结构;当乳化剂的量在CMC以下(0.0005-0.0015,DSB/St),PMPTS的量控制到较少的比例(小于0.2,PMPTS/St),可以得到帽子型粒子;当DSB的量继续增大时(0.01-0.02,DSB/St),同时PMPTS的量大于0.1(PMPTS/St),可以得到相分离的结构。(4)从研究体系的完整性出发,又进一步的研究了MPTS单体与St的直接复合,以及PMPTS溶胶在改善D4乳液稳定性方面的效果。通过电镜和稳定性分析结果显示,MPTS单体可以直接和St聚合形成草莓型的结构;PMPTS溶胶粒子可以一定程度上改善D4乳液稳定性,但仍有相分离的现象发生。