聚偏氟乙烯基非对称复合粒子的制备及自组装

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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聚偏氟乙烯基非对称复合粒子的制备及自组装论文作者：闫文臣学生类别：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）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymerPREPARATIONANDSELF-ASSMBLYOFANIS

2、OTROPICCOMPOSITEPARTICLESBASEDONPOLY(VINYLIDENEFLUORIDE)byYanWenchenSupervisor:ProfessorPanMingwangMay2017ThisworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51373047)andtheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(No.B2012202131).摘要以聚偏氟乙烯（PVDF）为种子，以4-乙烯基吡啶（4

3、VP）为单体，通过一步无皂种子乳液聚合的方法成功制备了各向异性的聚偏氟乙烯/聚4-乙烯基吡啶（PVDF/P4VP）复合粒子。研究了聚合时间、氨水的加入量、体系搅拌速率、单体/种子投料比等因素对PVDF/P4VP复合粒子微观形态的影响。根据实验结果以及4VP与PVDF的不相容性，提出了基于表面成核的复合粒子形成机理。此外，利用雪人形PVDF/P4VP复合粒子与苯乙烯及丙烯酸的共聚物粒子[P(St-co-AA)]的自组装，成功制备了PVDF/P4VP@P(St-co-AA)草莓形粒子簇。用扫描电子显微镜（SEM）表征了复合粒子的微观形貌，用动态

4、光散射法（DLS）测定了复合粒子的平均粒径及粒径分布，用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析了复合粒子的化学组成，用差示扫描量热法（DSC）研究了PVDF的受限结晶，用接触角测试仪测定了复合粒子的亲水性，用X射线光电子能谱（XPS）分析了粒子簇的表面元素种类及含量。研究结果表明：氨水可以抑制P4VP预聚物在水相中的成核，这对于保持PVDF/P4VP聚合体系的稳定性以及复合粒子的均匀性有着重要作用。体系的搅拌速率可以影响溶胀着4VP的P4VP在PVDF种子表面的移动性，这对于控制PVDF/P4VP复合粒子的形态有着重要作用。当搅拌速率较低时，

5、复合粒子呈现哑铃形；当搅拌速率较高时，复合粒子呈现雪人形。改变4VP/PVDF投料比可以轻易控制复合粒子P4VP一端的大小而不破坏复合粒子的雪人形状。PVDF/P4VP复合粒子的形成包含两个步骤：聚合前期的形态决定步以及聚合中后期的P4VP生长步。此外，通过4VP的吡啶基团和AA的羧基之间的强相互作用，雪人形的PVDF/P4VP复合粒子可以与P(St-co-AA)粒子自组装成具有多级结构的PVDF朝外的草莓形粒子簇。关键词：各向异性纳米粒子种子乳液聚合表面成核自组装粒子簇IABSTRACTPoly(vinylidenefluoride)(P

6、VDF)wasusedasseedsand4-vinylpyridine(4VP)wasusedasmonomers.Nonsphericalpoly(vinylidenefluoride)/poly(4-vinylpyridine)(PVDF/P4VP)compositeparticleswerepreparedviaafacileone-stepsoap-freeseededemulsionpolymerization.Theinfluenceofpolymerizationtime,additionofammoniasolution,

7、stirringspeedandmonomer/seedfeedratioonthemicromorphologyofPVDF/P4VPcompositeparticleswasinvestigated.Accordingtotheexperimentalresultsandtheincompatibilityof4VPandPVDF,theformationmechanismofcompositeparticlesbasedonsurfacenucleationwasproposed.Inaddition,PVDF/P4VP@P(St-c

8、o-AA)raspberry-likeparticleclusterswerepreparedbyself-assemblyofsnowman-likePVDF/P4VPcomp