论文部分内容阅读
聚合物复合微球近年来受到了广泛的关注,制备方法与理论研究也在不断完善。其中,通过Pickering乳液的构筑并在非均相条件下聚合从而实现微纳复合材料的制备,因为原料的多样性、制备过程相对简易等优点,逐渐得到重视。本文分别使用有机芳纶纳米纤维(ANF)和无机镁铝水滑石纳米片(LDH)作为固体粒子乳化剂,设计通过Pickering悬浮聚合法,制备了聚苯乙烯(PS)/ANF复合微球与PS/LDH复合微球;系统研究了具有1D和2D纳米结构的粒子分别作为Pickering乳化剂,所得乳液的稳定性及对复合微球形态特征的影响。本论文的主要研究内容如下:1、PS/ANF复合微球的制备研究首次以聚乙二醇(PEG)改性的高长径比ANF作为Pickering乳化剂,应用悬浮聚合法,成功在非均相聚合条件下实现了 ANF与PS的原位复合,得到了形态尺寸较为稳定的复合微球。应用扫描电子显微镜(SEM)及热重分析仪(TGA)等对复合微球的结构进行了表征,发现随聚合参数的不同,聚合后所得微球粒径在30-500 μm之间,表面具有纤维包覆结构。复合微球与本体聚合物材料相比,耐热性有所提升。通过对乳液稳定性分析、微球特征尺寸分析以及反应动力学分析,系统研究了 ANF的用量等对乳液结构以及合成产物形态控制的影响。详细讨论了聚合反应方法、单体种类、引发剂以及pH值、电解质浓度等的影响。结果表明,ANF主要是以物理吸附形式包覆在单体液滴表面,通过自缔合网络的机械阻隔的作用实现液滴的分离,从而实现乳化。复合物的形成,是通过在特定条件下,液滴内单体以悬浮聚合方式引发聚合实现的。2、PS/LDH复合微球的制备研究以具有片状结构的LDH作为Pickering乳化剂,应用悬浮聚合法,在非均相聚合条件下实现了 LDH与PS的原位复合,得到了形态尺寸较为稳定的复合微球。应用SEM及能谱分析仪(EDS)等对复合微球的形貌及组成进行了表征,发现随聚合参数的不同,聚合所得微球粒径在10-200μm之间,表面可以观察到LDH的特征结构。通过对乳液稳定性和微球特征尺寸分析,系统研究了 LDH含量、单体种类、引发剂以及pH值、电解质浓度等对乳液制备以及合成产物形态控制的影响,并进行了反应动力学分析。结果表明,吸附在液滴表面的LDH颗粒对乳液稳定性的贡献除了物理阻隔作用,还有较强的静电作用。PS/LDH复合粒子的聚合仍然是按照悬浮聚合的机理进行的。在此基础上,进一步通过LDH与十二烷基硫酸钠(SDS)的静电吸附效应,诱导实现了 Pickering乳液的相反转,并以其为模板引发聚合制备了多孔材料。