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本论文以改进的微乳液聚合为研究对象,在本课题组以往研究工作的基础上,用实验的方法对改进的微乳液聚合的过程及其产物,衍生物纳米水凝胶等方面进行了进一步研究。具体内容包括:选用各种甲基丙烯酸酯类单体,控制反应条件,研究单体后滴加速率对产物分子量等性质的影响;研究由改进的微乳液聚合制备的高Tg,富间规度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的力学及光学性质;用流变,动态光散射等方法研究由微乳液演化成的聚合物水凝胶的形成机理;用聚合物水凝胶包覆量子点制备复合材料,了解量子点的湮灭机理,为更好地制备量子点复合材料积累经验。
改进的微乳液的控制的研究
本课题组在长期的微乳液聚合的研究中,发展出一种改进的微乳液聚合法,将单体缓慢连续地滴入正在反应的微乳液体系中,这样可以充分地利用乳化剂(约占体系的1—2wt%),成功制备固含量为10-30wt%的20-40nm的聚合物纳米胶粒。另外,利用改进的微乳液聚合制备的聚甲基丙烯酸酯类聚合物一般都有高Tg与富间规度的性质。
本文主要是对改进的微乳液聚合的过程控制,利用甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸异丁酯及甲基丙烯酸苄酯等单体做了系列实验。发现单体的后滴加速率对微乳液的胶粒粒径及分布,聚合物的立体规整度和Tg影响不大,但明显影响了聚合物的分子量,并总结出一套适用于各种单体聚合的规律,进一步了解改进的微乳液聚合。
高Tg,富间规度的PMMA的性质
在改进的微乳液聚合的研究中,本课题组发现由此制备的PMMA具有高Tg,富间规度的特点。在本文中,主要研究这种由改进的微乳液聚合制备的PMMA的力学及光学性质,并与由本体聚合制备的样品做对比。这种高Tg,富间规度的PMMA,在较宽的温度范围内能够拥有较高的力学模量,它的拉伸强度,拉伸模量及断裂伸长率也均比本体聚合制备的样品高。另外,它的折光率与普通样品的一致,但消光系数更小。
聚合物水凝胶形成机理的研究
本课题组在研究改进的微乳液聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯时,发现了一种由疏水的PMMA纳米胶粒构成的新型的均相透明的水凝胶,其水含量可达到90%以上。本论文运用流变学和光散射等方法,对这种由疏水聚合物纳米粒子形成的高水含量的水凝胶的形成过程进行了全面的监测,揭示了凝胶体系的演化过程。并通过与其它聚甲基丙烯酸酯类体系的对比,进一步讨论了这种凝胶体系的形成机理:聚合物乳胶粒子在反应控制聚集机理下先聚集形成cluster,再由这种cluster之间互相缠结形成网络结构,而大量的水被固定在这个网络结构中,形成均一透明的水凝胶。
聚合物水凝胶包覆量子点的研究
尝试将CdTe量子点浓缩液与透析过的PMMA微乳液相混合,成功地制得了水凝胶一量子点复合材料。发现量子点的表面态的生成以及稳定量子点的配体的脱落或交换,是造成量子点湮灭的主要原因,这在进一步的研究的时候要注意控制。