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乳液界面聚合异质聚合物微球材料

乳液界面聚合异质聚合物微球材料

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中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议

作者：樊俊兵宋永杨王树涛中国科学院理化技术研究所中科院仿生材料与界面科学重点实验室

高分子微球材料的发展对人类的经济与生活带来了巨大的影响,已广泛应用于化妆品、涂料、感光材料、生物分离和药物缓释等领域。高分子微球材料的拓扑结构和化学组成是影响其广泛应用的关键[1]。经典合成高分子微球材料的方法是乳液聚合... 详细信息

高分子微球材料的发展对人类的经济与生活带来了巨大的影响,已广泛应用于化妆品、涂料、感光材料、生物分离和药物缓释等领域。高分子微球材料的拓扑结构和化学组成是影响其广泛应用的关键[1]。经典合成高分子微球材料的方法是乳液聚合的方法,然而,在聚合过程中由于表面张力的存在,最终导致得到的微球趋于自由能最低的球形结构,因此,如何打破表面张力的限制,合成各向异性的异质聚合物微球材料一直是科学家们研究的热点。本文提出了一种新型乳液界面聚合的方法,通过将两种物化性质相反的亲、疏水乙烯基单体同时引入到油-水界面聚合体系,构筑了水（亲水单体水溶液）包油（疏水性单体）的乳液界面,在界面聚合过程中,通过调控油水界面聚合反应动力学,最终实现了一系列拓扑结构和化学组成可调的异质聚合物微球的可控制备,包括各向异性Janus微球和亲水-疏水异质多孔微球。该种方法具有非常好的普适性,适用于多种乙烯基单体对的聚合,制备得到的异质聚合物微球在油水分离,防紫外辐射,固体表面活性剂,色谱分离,血液净化、细胞、蛋白和细菌分离等方面展示出良好的应用前景[2-5]。

关键词：乳液界面聚合异质微球 Janus微球多孔微球

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基于聚苯乙烯的有机/无机功能型纳微粒子的合成、表征和应用研究

基于聚苯乙烯的有机/无机功能型纳微粒子的合成、表征和应用研究

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作者：孙浩鸿苏州大学

学位级别：硕士

功能型各向异性粒子和中空粒子由于其具有尺寸可控、形状可调节、表面易于改性等特点使其在生物医药、涂层、催化等很多领域都有重要应用。本文基于聚苯乙烯(PS)微球,分别用两种方法合成了有机各向异性粒子和无机中空粒子,通过变量实验... 详细信息

功能型各向异性粒子和中空粒子由于其具有尺寸可控、形状可调节、表面易于改性等特点使其在生物医药、涂层、催化等很多领域都有重要应用。本文基于聚苯乙烯(PS)微球,分别用两种方法合成了有机各向异性粒子和无机中空粒子,通过变量实验调控其形状和拓扑结构,并对其形成机理进行了简要的阐述。同时,对合成的功能型粒子进行应用方面的探索,具体的研究如下:第一部分内容:基于PS微球,制备各向异性粒子并对其进行改性。首先通过乳液界面聚合制备了聚(苯乙烯-二乙烯基苯-4-乙烯基苄氯)(P(St-co-DVB-co-VBC)/PS)各向异性粒子,提出了微亲水型单体VBC在参与乳液界面聚合时的反应机理,并对此进行了简单的验证;同时,通过改变单体苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)、4-乙烯基苄氯(VBC)的加入量,得到了碗型、鸡蛋型、半球型和具有不同交联度的凹形粒子。接着我们对PS微球进行亲水改性得到了磺化聚苯乙烯微球(SPS),基于此微球,通过乳液界面聚合得到了具有纳米异质孔径结构的“核桃型”各向异性粒子。最后,对我们制备的各向异性粒子分别用两种方法进行了表面改性,成功接枝了葡萄糖和荧光物质,为各向异性粒子在荧光标定和生物功能化方面的应用提供了新的思路。第二部分内容:基于PS微球,制备SiO2中空粒子并探究其应用。首先以过硫酸铵(APS)和偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,得到了表面带不同电荷的PS微球。基于此微球,改变NH3·H2O、TEOS用量和PS的粒径,得到了不同大小、不同形貌和壳层厚度的SiO2中空粒子,为不同形貌的SiO2中空粒子的制备提供了理论基础。在用SiO2中空粒子亲水改性PVDF膜的实验中,探究了不同粒径的球形SiO2中空粒子之间,同粒径的莓型和球形SiO2中空粒子间在构造表面微纳结构时,所产生的性能差异。最终,成功用改性PVDF膜进行了乳化油的分离,为SiO2中空粒子的实际应用提供了新的思路。

关键词：聚苯乙烯微球各向异性粒子乳液界面聚合中空粒子

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聚合物异质微球的构筑及其对染料吸附性能研究

聚合物异质微球的构筑及其对染料吸附性能研究

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作者：栾丽萍鲁东大学

学位级别：硕士

染料造成的水污染严重危害环境安全和人类健康。吸附法因操作简单、经济高效、可循环利用等优点被广泛应用于水体中染料的脱除。聚合物异质微球具有功能分区明确、拓扑结构和孔结构可调、化学和物理组成可设计等特性,在吸附分离领域具... 详细信息

染料造成的水污染严重危害环境安全和人类健康。吸附法因操作简单、经济高效、可循环利用等优点被广泛应用于水体中染料的脱除。聚合物异质微球具有功能分区明确、拓扑结构和孔结构可调、化学和物理组成可设计等特性,在吸附分离领域具有重要应用,因此设计、合成新型高效聚合物异质微球,实现对水体中染料的高效吸附分离具有重要的意义。本文采用乳液界面聚合法,合成了系列基于丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯的亲水/疏水聚合物异质微球,通过调控亲疏水单体比例、种子的种类和用量对聚合物异质微球的组成和结构进行调控,获得了聚合物异质微球的可控制备方法;在此基础上,系统研究了聚合物异质微球对孔雀石绿（MG）和碱性品红（BF）的吸附性能,揭示了材料组成和结构与吸附性能的内在关系规律,实现了对MG和BF的高效吸附分离。具体内容如下:1.采用乳液界面聚合法,以丙烯酰胺为亲水单体,苯乙烯、二乙烯基苯为疏水单体,合成了基于丙烯酰胺的亲水/疏水聚合物异质微球,通过改变丙烯酰胺/二乙烯基苯比例、种子类别及用量等对聚合物异质微球的组成和结构进行调控,获得了系列聚合物异质微球并对其结构进行表征,揭示了微球异质结构的形成规律及其影响因素。以MG为典型代表,系统研究了合成的系列聚合物异质微球对染料的吸附性能,详细考察了溶液的p H值、时间、温度、MG的初始浓度、离子强度等因素对吸附性能的影响,并进一步研究了对模拟印染废水中MG的吸附性能。结果表明聚合物异质微球对MG的最佳吸附p H范围为6-10;吸附平衡时间为180 min,吸附过程符合拟二级动力学模型,液膜扩散过程为控速步骤;等温吸附过程遵循Langmuir模型,最大吸附量为106.16 mg·g,且对MG的吸附过程属于吸热、自发的化学吸附过程。2.采用乳液界面聚合法,以苯乙烯、二乙烯基苯为疏水单体,丙烯酸为亲水单体,合成了基于丙烯酸的亲水/疏水聚合物异质微球。通过调控丙烯酸/二乙烯基苯比例、种子类别及用量,合成了系列聚合物异质微球并对其结构进行表征,揭示了影响微球异质结构形成的因素及规律。系统研究了合成的系列聚合物异质微球对MG的吸附性能,探讨了溶液p H值、时间、温度、MG的初始浓度、离子强度等对吸附性能的影响,随后评价了其对模拟印染废水中MG的吸附性能。结果表明对MG的最佳p H吸附范围为6-10;对MG的吸附可在180 min达到平衡,吸附过程符合拟二级动力学模型且液膜扩散过程为速控步骤;等温吸附表明基于丙烯酸的聚合物异质微球对MG的吸附同样遵循Langmuir模型,为单分子层吸附;吸附热力学表明吸附过程为吸热、自发的化学吸附过程;再生使用性能表明合成的聚合物异质微球具有良好的循环再生使用性能,可通过乙醇对吸附的MG进行有效洗脱,循环使用5次后吸附效率可达76.8%。3.在上述基础上,控制疏水单体种类不变,选择丙烯酸羟乙酯为亲水单体,通过乳液界面聚合法合成了基于丙烯酸羟乙酯的聚合物微球,通过改变亲/疏水单体比例、种子类别及用量等对聚合物异质微球的结构进行调控,得到了基于丙烯酸羟乙酯的聚合物异质微球的可控制备方法,系统研究了聚合物异质微球对水溶液中MG和BF的吸附性能,探究了溶液p H值、时间、温度、MG的初始浓度、离子强度等因素对吸附性能的影响因素,获得最佳吸附条件;进一步探究了其对模拟印染废水中MG的去除效果。结果表明对MG和BF的最佳吸附范围为6-10;对MG和BF的吸附在250 min达到平衡,吸附过程遵循拟二级动力学模型且液膜扩散为速控步骤;等温吸附过程遵循Langmuir模型,为化学、吸热、自发的吸附过程,对MG和BF的最大吸附量为169.32和128.76 mg·g。最后,考察了聚合物异质微球的重复使用性能,循环再生10次后吸附效率仍达92.0%。

关键词：聚合物异质微球乳液界面聚合合成吸附染料

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