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异形粒子是指形貌、组成、结构及性能不均匀、不对称分布的粒子。目前,制备异形粒子的方法很多,其中,种子溶胀-聚合相分离法较为常用,但仍存在一些不足,如制备需要多步完成、耗时长,粒子各部分不同功能化需要一系列反应。为此,本课题组提出了一锅分散聚合增长粒子相分离法,将分散聚合过程中的增长粒子看成一种动态变化的种子,在聚合过程中诱导增长粒子分相,制备异形粒子。进一步,在分散聚合过程中,将自由基聚合与点击聚合相结合,利用不同聚合物在亲水性、玻璃化转变温度(Tg)等方面的不同诱导增长粒子分相,制得软-硬异形粒子。本论文在上述研究基础上,采用一锅分散聚合增长粒子相分离法,在成核期后加入交联剂,形成交联增长粒子,调控增长粒子溶胀-交联程度,诱导其一次分相;然后加入点击单体,诱导增长粒子二次分相,制备多部分、软-硬异形粒子,并对粒子不同部分进行功能化,进一步应用于增韧环氧树脂(epoxy),使软部分起增韧作用,而硬部分利于保持树脂强度。此外,使用含双硫键的交联剂,一步加料形成交联增长粒子,调控增长粒子溶胀-交联程度,诱导增长粒子分相,制备对谷胱甘肽(GSH)敏感的核-壳/空心粒子。论文以甲醇/水(MeOH/H2O=6/4,vol.)为分散介质,苯乙烯(St)、苯乙烯磺酸钠(NaSS)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行一锅分散聚合。论文主要研究内容如下:1.一次分相粒子制备:180 min加入交联剂二乙烯基苯(DVB),制得核-壳结构粒子,60 min加入DVB制得雪人状粒子。探讨DVB加入时间、加入量对粒子形貌、结构、表面粗糙度、组成和尺寸的影响。2.二次分相粒子制备:DVB反应4 h后,加入点击单体三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMPMP)和1,3,5-三烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(TTT),制备单凹、多凹、单凸或多凸的软-硬异形粒子。探讨DVB和点击单体加入时间、加入量,补加溶胀剂St对粒子形貌、结构和组成的影响。3.多部分粒子功能化:对粒子软-硬部分进行不同功能化,使用三种方法:1)甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和DVB同时加入,在粒子硬部分表面引入环氧基团;2)调控点击单体加料比,提高粒子软部分巯基官能团含量;3)聚合反应结束后,产物粒子再与功能单体反应,引入功能基团,分析粒子表面各部分不同功能基团。探讨粒子各部分功能化对异形粒子形貌、结构、组成和性能的影响,分析粒子表面功能基团。4.异形粒子应用-增韧环氧树脂:探究粒子种类、用量对粒子/epoxy体系力学性能和热性能的影响。相比于E-51体系,P(St-DVB-GMA-GSH-click)组成的软硬异形粒子(0.004%)/E-51体系的拉伸强度提高了 33%,断裂伸长率提高了 14%,模量提高了 14%,和冲击强度提高了 50%。5.一步分散聚合制备核-壳/空心粒子:使用交联剂双(2-甲基丙烯)乙氧基二硫(DSDMA),一步加料分散聚合,获得了单分散树莓状异形粒子。改变DSDMA加入时间、加入量,制得不同凸起程度的异形粒子。探讨DSDMA加入时间、加入量,补加含巯基的溶胀剂对粒子形貌、结构、表面粗糙度和组成的影响。DSDMA反应4 h后再加入点击单体,制备了雪人状异形粒子。THF处理后的P(St-DSDMA)异形粒子是疏水的。加入DSDMA同时加入聚乙二醇(PEG)或1,6己二硫醇(HDT),制备亲水 P(St-DSDMA-PEG)或 P(St-DSDMA-HDT)粒子。THF处理后的P(St-DSDMA)异形粒子在谷胱甘肽(GSH)存在下能够降解。利用多分散性良好的P(St-DSDMA)粒子制备了光子晶体膜,由P(St-DSDMA-PEG)粒子组装成的光子晶体膜光学性能最好,其反射峰最高最窄,反射峰范围从650 nm到750 nm。