钛酸四丁酯水解制备聚苯乙烯_二氧化钛核壳粒子及空心二氧化钛微球

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1、第7期高分子学报No．72011年7月ACTAPOLYMERICASINICAJul．，2011钛酸四丁酯水解制备聚苯乙烯/二氧化钛核壳粒子及*空心二氧化钛微球＊＊王金刚于洁玫徐云剑孔祥正(济南大学化学化工学院济南250022)摘要通过无皂乳液聚合方法制备了阳离子型及阴离子型聚苯乙烯(PSt)乳胶粒，并对后者用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)进行了表面改性制得了乳胶粒表面载正电荷的乳液．在乙醇与水的混合溶剂中，分别使用以上3种PSt乳胶粒为核加入钛酸四丁酯制备了核壳型PSt/TiO2复合粒子．结果显示，仅在使用经KH550改性的阴离子PS

2、t乳胶粒时可以得到外壳包覆有致密均匀的TiO2层的核壳结构的复合乳胶粒．该复合粒子经四氢呋喃溶解可以得到结构清晰的TiO2空心粒子．还对KH550对乳胶粒的处理时间及其用量、钛酸四丁酯用量等因素对空心粒子的形成及其形貌的影响进行了分析．关键词聚苯乙烯乳胶粒，KH550表面改性，核壳复合粒子，TiO2空心粒子无机空心粒子材料不仅具有低密度、高比表子的粒径可以在很宽的范围内调整，这种方法对面的特性，而且其空心部分的承载性使空心微球于制备特定粒径的空心粒子具有较大的优势．但材料在医药、生化和化工等许多技术领域都有重PSt极性弱，与TiO2相容性较差

3、，需要对聚合物表要应用．其中，二氧化硅(SiO2)、四氧化三铁面进行改性．迄今为止文献可见的方法主要是(Fe3O4)、氧化锌(ZnO)等空心粒子由于其特有的PSt微球磺化处理或者使用离子功能单体与苯乙［1～3］性能应用，相关研究受到了广泛关注．烯(St)共聚以制备适宜TiO2在其表面沉积的的空心二氧化钛(TiO2)在光催化、光化学电池［8］．制备磺化PSt的方式包括两类，一共聚物粒子等领域都有较好的应用前景，但相对其广泛的应是将带有功能基团的PSt乳胶粒用浓硫酸处用，空心二氧化钛的制备研究则相对较少．制备空［9］理，二是采用St与对乙烯基苯磺

4、酸钠(NaSS)心TiO2最常用的方式是模板法，即在无机或有机［10～13］单体共聚．通过制备磺化PSt，可以改变聚苯粒子表面沉积TiO2制备核壳粒子，再通过煅烧或乙烯的亲水性，从而利于二氧化钛的沉积．但浓硫溶解的方式除去内核．由于用作“钛源”的物质通酸磺化法过程较为繁琐，而采用NaSS共聚时，聚常具有较高的水解活性，在粒子表面均匀沉积有［14］合过程的稳定性还有待提高．采用阳离子功能一定难度;适于作为TiO2粒子内核的物质选择性单体共聚的方式可以合成阳离子型聚合物，利用不广，一般使用碳球和聚合物微球．作为模板的碳电性相吸的性质使表面带一定负

5、电的TiO2粒子纳米球是以葡萄糖为原料，在高温水热条件下，葡［15～18］包覆到聚合物表面．这种方式虽然简单，但萄糖分子脱水聚合生成含碳多聚糖微球，由于微球表面带有亲水基团，利于TiO的沉积［4～7］．这可用于共聚的阳离子单体较少，粒径控制有一定2种方法较为简单，但由于受模板物质自身特性所难度．限，所制备核壳粒子粒径受到限制，而且制备空心γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)是一种常用粒子必须经过高温煅烧以除去碳球内核．空心粒的硅烷偶联剂，其氨基能够与特定电性的聚合物子在高温煅烧时易塌陷或者粘连．聚合物微球模结合，而其中硅烷的水解缩合可以在无机

6、粒子(如SiO、TiO)和有机物之间直接形成“桥键”，板法主要是利用聚苯乙烯(PSt)粒子，由于PSt粒22*2010-08-23收稿，2010-10-13修稿;国家自然科学基金(基金号20874040)及山东省高等学校科技计划(项目号J10LB09)资助项目;＊＊通讯联系人，E-mail:xzkong@ujn．edu．cndoi:10．3724/SP．J．1105．2011．102577787期王金刚等:钛酸四丁酯水解制备聚苯乙烯/二氧化钛核壳粒子及空心二氧化钛微球779因而在无机-有机复合粒子制备中有重要应1.3使用PSt乳液制备PSt/

7、TiO2核壳粒子［19，20］用．目前，KH550在TiO2核壳及空心粒子的取5mL阳离子型或阴离子型PSt乳液分散制备研究中鲜见相关报道．于50mLEtOH中，将预先制备的1mLTBT和10本文首先通过乳液聚合方法制备了乳胶粒表mLEtOH的溶液在剧烈搅拌下10min内缓慢加面分别带有正电荷和负电荷的乳液，使用KH550入到上述PSt/EOH混合液中，然后将搅拌速度降对表面带有负电荷的PSt乳胶粒进行处理，制备至150r/min，继续搅拌2h．了PSt-TiO2核壳结构乳胶粒，然后利用四氢呋喃1.4使用PSt乳胶粒表面改性乳液制备PSt/溶

8、解除去PSt内核，制备了空心TiO2，并对其机理TiO2核壳粒子进行了探讨．取5mL阴离子型PSt乳液分散于50mLEtOH中，加入0.1gKH550，搅拌均匀后，