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聚硅氧烷微球及其功能化研究

聚硅氧烷微球及其功能化研究

作者：白瑞钦山东大学

学位级别：硕士

聚合物微球是一种新型功能材料,可表现出许多特性,如表面效应、体积效应、磁效应、生物兼容性和功能基团等特性,在标准计量、生物医学、情报信息、分析化学、胶体科学及色谱分离等领域有重要的应用价值,尤其是近年来,在聚合物微球上引... 详细信息

聚合物微球是一种新型功能材料,可表现出许多特性,如表面效应、体积效应、磁效应、生物兼容性和功能基团等特性,在标准计量、生物医学、情报信息、分析化学、胶体科学及色谱分离等领域有重要的应用价值,尤其是近年来,在聚合物微球上引入各类功能基团后,使这种功能性微球在生物工程、免疫检验、电子和微电子技术、信息产业、高效液相色谱等许多高新技术领域显示出了良好的应用前景。聚合物空心微球除了具有低密度、高比表面的特性外,其空心部分还可容纳大量的客体分子,产生一些基于微观“包裹”效应的性质,从而使得聚合物空心微球在药物控释系统、催化领域、建筑材料、光电材料、磁性材料及色谱分离技术中有潜在的应用前景。在反应工程中可以用作微反应器,使化学反应在限定的微小区域内进行。聚硅氧烷微球是以聚硅氧烷为基材的聚合物微球。聚硅氧烷微球既具有聚硅氧烷本体材料的特性,又具有微球结构特点,因此研究聚硅氧烷微球不仅具有重要的科学意义,而且具有广阔的应用前景。作为一类具有特色的新材料,聚硅氧烷微球可用于橡胶塑料工业、化妆品、涂料、颜料、光学产品等领域。如用作改性添加剂、光散射粒子、脱模剂添加剂及元器件的保护等。本论文工作以甲基三乙氧基硅烷(MTES)为原料,采用水解缩聚方法,成功制备出实心聚甲基硅氧烷微球,并对反应体系中反应参数,如:MTES浓度、水用量、催化剂用量、温度和搅拌速度等条件对微球形态及大小分布的影响进行了研究。用红外,透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行了表征,结果表明实心聚甲基硅氧烷微球粒径为0.8～1.2ttm,粒径分布较窄,分散性好。聚甲基硅氧烷实心微球形成的机理:早期的MTES水解缩聚形成溶胶种子,这些种子在随后的单体水解缩聚过程中继续生长得到微球。同时在有机溶剂存在的情况下,以MTES为原料,采用简单的水解缩聚方法制备了空心聚甲基硅氧烷微球,红外、透射电子显微镜和扫描电子显微镜表征的结果表明,空心聚甲基硅氧烷微球粒径为0.7～1.5μm、壁厚为150nnm～300nm,分散性好。考察了各反应参数如MTES浓度、水用量、甲苯用量、催化剂用量、搅拌速度等条件对微球形态及分布的影响进行了研究,并提出了制备空心球的可能机理,对所制备出的空心微球。空心微球的形成机理:MTES水解缩聚后,可能会将分散成小液滴的有机溶剂包敷在里面,水解形成的极性羟基向外与水相连接,硅甲基向内与包裹在中心的有机溶剂亲和,缩聚后的聚硅氧烷形成壳,从而构筑成空心微球。在实心与空心聚甲基硅氧烷微球中引入了荧光染料罗丹明B,得到了罗丹明B掺杂的聚甲基硅氧烷实心与空心微球。荧光分光光度计表征结果表明该实/空心聚甲基硅氧烷微球具有荧光性质。

关键词：聚硅氧烷微球甲基三乙氧基硅烷空心微球荧光

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聚酰胺胺改性纳米二氧化硅的研究进展

材料导报 2019年第17期33卷 2882-2889页

作者：何海峰寇新秀吕海亮白瑞钦刘欣靳涛山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590 山东科技大学化学与环境工程学院青岛266590

二氧化硅表面改性是解决其团聚的重要途径,该方法不仅可以提高纳米粒子在水相介质中的分散性,还可改善二氧化硅与有机相的相容性,因此具有重要的理论意义和应用价值。目前,粉体改性的理论依据主要集中于物理吸附理论、化学键理论、配位... 详细信息

二氧化硅表面改性是解决其团聚的重要途径,该方法不仅可以提高纳米粒子在水相介质中的分散性,还可改善二氧化硅与有机相的相容性,因此具有重要的理论意义和应用价值。目前,粉体改性的理论依据主要集中于物理吸附理论、化学键理论、配位理论等。常用的纳米二氧化硅改性剂有离子型聚合物(聚乙烯亚胺、马来酰亚胺丙基三甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸钠等)、非离子型聚合物(聚氨酯等)以及偶联剂(钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等),对应的改性方法有分子自组装、嫁接技术、化学沉积技术、干法改性和湿法改性等。聚酰胺胺(PAMAM)树枝状大分子具有结构规整、分子量可控、枝端有较多功能团等独特性质,其反应活性较高,在纳米粒子制备、分子载体、催化剂、重金属离子的分离与提纯等领域得到了广泛研究和运用。通常,以PAMAM大分子改性二氧化硅时多采用间接方式,即首先在二氧化硅粉体表面引入-NH 2基团,再利用聚合接枝的方式合成聚酰胺胺分子。但在搅拌和加热的作用下,羟基所键合的硅烷片段可能存在断裂的情况(如-CH 2-CH 2-键),合成过程中难以避免副反应的发生,合成产物的分子量、分子链的长短都较难控制,且还存在各种复杂因素的影响,导致这种方法效率不高。笔者提出采用PAMAM大分子直接干法改性二氧化硅的方式,实验过程中避免了水分的参与,二氧化硅表面保持较多的活性点,可直接利用改性剂分子PAMAM(中心核原子、酰胺中心、枝端胺基等)与这些活性点的耦合作用形成配体结构,从而达到改性的目的,同时简化改性工艺,降低操作成本。本文首先介绍了PAMAM对二氧化硅的改性方法,接着从重金属离子的吸附和分离、生物技术、在介质和涂料涂层中的分散性以及催化载体四个方面对PAMAM改性二氧化硅的应用进行了着重分析总结,以期为制备性能更优异、更稳定的改性纳米二氧化硅提供参考。

关键词：聚酰胺胺纳米二氧化硅嫁接技术密度泛函理论干法改性

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电子封装用环氧树脂基复合材料研究进展

工程塑料应用 2019年第10期47卷 144-149页

作者：张超白瑞钦马勇韩永芹李廷希山东科技大学材料科学与工程学院

基于电子封装对材料性能的要求,介绍以环氧树脂(EP)为基体、添加不同类型填料所制备的复合材料,总结了近期国内外在该领域的研究进展。指出杂化填料及多种类型填料混合使用将赋予复合材料更优异的整体性能,但是杂化填料的制备工艺较复... 详细信息

基于电子封装对材料性能的要求,介绍以环氧树脂(EP)为基体、添加不同类型填料所制备的复合材料,总结了近期国内外在该领域的研究进展。指出杂化填料及多种类型填料混合使用将赋予复合材料更优异的整体性能,但是杂化填料的制备工艺较复杂且成本较高,需要找到适合大规模低成本生产的杂化填料制备方法。优化复合材料制备工艺,减少纳米填料在EP基体中的聚集,构建导热通路并且切断导电通路,减少复合材料中的孔隙以减少应力集中点,制备具有特殊形貌及优异综合性能的杂化材料作为填料将是未来的研究热点。

关键词：电子封装环氧树脂杂化填料复合材料热导率

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高分子化学教学改革探索

高分子通报 2018年第12期 79-83页

作者：何海峰白瑞钦刘蕾李廷希山东科技大学材料科学与工程学院青岛266590

高分子化学是高分子材料专业最重要的专业基础课之一,课程内容包含基础理论和实验教学,对后续其他专业课程的学习有直接的影响。任课教师积极探索高分子化学的教学改革,对提高教学质量和教学效果具有很重要的意义。本文结合近年来对高... 详细信息

高分子化学是高分子材料专业最重要的专业基础课之一,课程内容包含基础理论和实验教学,对后续其他专业课程的学习有直接的影响。任课教师积极探索高分子化学的教学改革,对提高教学质量和教学效果具有很重要的意义。本文结合近年来对高分子化学课程教学各环节的探索与思考,从课程建设目标、教学思路、实验与实践教学、考核方式等几个方面进行了探讨,并通过在教学实践中加以应用,调动学生的学习积极性,有效提高了教学效果和学生的综合素质。

关键词：高分子化学教学方法教学思路