基于PVDF种子乳液制备Janus粒子和复杂凝胶粒子簇的形态及其形成机理研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于PVDF种子乳液制备Janus粒子和复杂凝胶粒子簇的形态及其形成机理研究论文作者：赵伟婷学生类别：全日制学科门类：理科学科专业：高分子化学与物理指导教师：袁金凤职称：副教授潘明旺教授资助基金项目：国家自然科学基金（51373047）、河北省自然科学基金（B2012202131）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPh

2、ysicsofPolymerSTUDYONMORPHOLOGYANDFORMATIONMECHANISMOFJANUSPARTICLEANDCOMPLEXCOLLOIDALCLUSTERBASEDONPVDFSEEDEDEMULSIONbyZhaoWeitingSupervisor:AssociateProfessorYuanJinfengProfessorPanMingwangMay2016ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFounda

3、tionofChina(No.51373047)andtheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(No.B2012202131).原创性声明摘要以聚偏氟乙烯（PVDF）乳液为种子乳液，苯乙烯（St）和丙烯酸叔丁酯（tBA）作为共聚单体，采用无皂种子乳液方法制备形态各异的PVDF/P(St-co-tBA)复合粒子，对比了传统自由基聚合机理和单电子转移-活性自由基聚合机理(SET-LRP)间的区别。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR

4、)、马尔文粒径仪表征了传统自由基聚合制备的复合粒子的微观形貌、化学组成、粒径及粒径分布。另一方面，通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、马尔文粒径仪、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）表征了SET-LRP聚合制备的复合粒子簇的化学组成、粒径、微观形貌和内部结构，通过X射线光电子能谱（XPS）对PVDF/P(St-co-tBA)复合粒子簇的表面元素种类及含量进行了表征。研究结果表明：对于传统自由基聚合体系，PS和PtBA在PVDF表面发生共聚并生长，最终得到P(St-co-tBA)

5、包裹PVDF的核壳形复合粒子，增大tBA/St加料比或者提高聚合温度，PVDF/P(St-co-tBA)复合粒子形貌没有明显的改变。将制备的复合胶乳在碱性条件下水解并表征其接触角发现水解后的复合胶乳亲水性有所改善。对于SET-LRP体系，原位Pickering乳液导致了复合粒子簇的形成，这种制备方法是首次报道。结果表明tBA/St/PVDF比例和聚合温度对复合粒子簇的形成至关重要，当tBA/St/PVDF=0.75g/2.5g/0.5g，反应温度为35°C时，可以得到相对均一的草莓形粒子簇。P(S

6、t-co-tBA)的疏水性以及PVDF对水较好的亲和力是原位形成的PVDF/P(St-co-tBA)Janus粒子发生自组装的驱动力，最终得到的PVDF外突的草莓形粒子簇在智能涂料领域有重要的的应用价值。关键字：Janus粒子复合乳胶粒子簇Pickering乳液聚合单电子转移活性自由基聚合传统自由基聚合聚偏氟乙烯IABSTRACTAnisotropicpoly(vinylidenefluoride)/poly(styrene-co-tert-butylacrylate)[PVDF/P(St-co-

7、tBA)]compositeparticleswerepreparedwithPVDFasseedsandstyrene(St)andtert-butylacrylate(tBA)ascomonomersviasoap-freeseededemulsionpolymerizationusingdifferentpolymerizationmechanism,i.e.traditionalfreeradicalpolymerizationandsingleelectrontransferliving

8、radicalpolymerization(SET-LRP).Morphologyofcompositeparticlessynthesizedbytraditionalfreeradicalpolymerization,chemicalcompositions,thesizeofparticleandsizedistributionwerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopp(SEM),fouriertransforminfrared