无皂种子乳液聚合制备各种不对称乳胶粒及其形态演变研究

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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无皂种子乳液聚合制备各种不对称乳胶粒及其形态演变研究论文作者：王璐学生类别：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：潘明旺职称：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）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymerSTUDYOFMORPHOLOGYEVOLUTIONANDPREPARATIONOFVA

2、RIOUSASYMMETRICLATEXPARTICLESBYSOAP-FREESEEDEDEMULSIONPOLYMERIZATIONbyWangLuSupervisor:ProfessorPanMingwangMay2016ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51373047)andtheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(No.B2012202131).摘要本文提出了一种通过无皂种子乳液聚合（SSEP）制备形态可控的各向异性聚

3、丙烯酸叔丁酯/聚苯乙烯（PtBA/PS）纳米粒子简便通用的方法。首先，通过乳液聚合合成非交联的带有酯基和羰基极性官能团的PtBA种子，然后，以苯乙烯（St）为单体，通过SSEP法制备PtBA/PS复合粒子。系统地研究了单体/种子配比、聚合时间、聚合温度等因素对PtBA/PS复合粒子形态演变的影响。在St的聚合过程中，由于PS与PtBA之间的热力学不相容而发生了相分离，从而形成了许多有趣形态的PtBA/PS复合粒子，有汉堡形、荔枝形、半蘑菇形、开口的半蘑菇形、草莓形、满碗形和雪人形等。最后，基于以上实验结果提出了一种可能的形成机理。通过马尔文激光粒径仪表征了种子以及复合粒子的

4、平均粒径及其分布；傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）表征种子以及复合粒子的化学组成；X射线光电子能谱（XPS）对复合粒子表面元素的种类和含量进行了分析；扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和超薄切片表征种子和复合粒子的表观和内部微观形貌；通过热失重（TGA）对复合粒子的核/壳比和热稳定性进行了测定与表征；并通过接触角测试仪对复合粒子的亲水性进行了表征。研究结果表明：PtBA种子粒子呈均匀的球形，且种子表面的极性基团是均匀分布的。它们在乳液中向水相伸展，降低与水的界面张力来稳定乳胶体系。St单体溶胀到种子内部，聚合之后，部分PS从种子中挤出，与种子发生了相分离，

5、在PS凸起的融合的过程中种子表面的极性基团起到了阻碍作用。实验中聚合时间、单体/种子投料比和聚合温度对复合粒子的形态影响很大。当单体/种子投料比为3.0g/1.0g时，复合粒子呈现出汉堡形结构；当单体/种子投料比为4.0g/1.0g时，复合粒子呈现出草莓形结构；在较高单体/种子投料比(5.0g/1.0g)时，随着聚合时间的延长，复合粒子依次呈现出半蘑菇形、开口的半蘑菇形、满碗形和雪人形结构。在室温和低配比（2.0g/1.0g）下，可以很容易得到荔枝形的超疏水复合粒子。此外，随着聚合时间的延长，复合粒子的核/壳比逐渐减小，而热稳定性越好。关键字：各向异性纳米复合粒子种子乳液聚

6、合聚丙烯酸叔丁酯形态演变相分离IABSTRACTInthispaper,wedemonstrateabriefandgeneralizedapproachtoprepareanisotropicpoly(tert-butylacrylate)/polystyrene(PtBA/PS)nanoparticleswithcontrollablemorphologiesbysoap-freeseededemulsionpolymerization(SSEP).Inthisapproach,non-crosslinkedPtBAseedswithpolarfunctionalgro

7、upssuchasesterradicalandcarbonyl,arepresynthesizedbyemulsionpolymerization,subsequently,PtBA/PScompositeparticlesarepreparedviaSSEPofstyrene(St)monomers.Wesystematicallyinvestigatetheinfluenceofmonomer/seedfeedratio,polymerizationtime,andpolymerizationtemperat