粒径可控阳离子型聚苯乙烯纳米粒子的制备及表征.pdf

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1、第29卷第1期应用化学Vo1．29Iss．12012年1月CHINESEJ0URNALOFAPPUEDCHEMISTRYJan．2012粒径可控阳离子型聚苯乙烯纳米粒子的制备及表征陈浩。邹其超余欢。张金枝柴仕淦(湖北大学材料科学与工程学院；化学化工学院武汉430062)摘要在采用阳离子型双子(gemini)表面活性剂作为乳化剂，不使用任何助乳化剂的条件下，通过改进微乳液聚合工艺制备了窄分布粒径可控的阳离子型聚苯乙烯(PS)纳米乳液。改进微乳液聚合的主要特点是：大部分苯乙烯以预乳液的形式恒速滴人引发聚合的微乳液中，使用具有高乳化性能的gemini表面活

2、性剂作为乳化剂能明显降低乳胶粒粒径。实验结果表明，少量阳离子单体三甲基烯丙基氯化铵作为共聚单体能够明显减小z均粒径、降低粒度分布，乳化剂用量、引发剂用量和反应温度均能影响制备乳胶粒的粒径及其粒度分布。乳化剂和引发剂用量分别为苯乙烯质量的5％一10％和1．O％一1．5％、反应温度为70—75℃时，能够制备粒径小分布窄的阳离子型聚苯乙烯纳米粒子。z均粒径与苯乙烯质量之间的线性关系表明，Z均粒径可以通过苯乙烯用量来控制。不同聚合工艺下制备的聚合物粒度分布曲线表明，改进微乳液聚合工艺(半连续预乳化工艺)在制备窄分布的聚合物纳米粒子方面具有很强的优越性。关键词

3、微乳液聚合，阳离子型，纳米粒子，粒径可控，粒度分布中图分类号：O631．5文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)01-0029-08DOI：10．3724／SP．J．1095．2012．00077近年来，可控聚合物粒子已在制备有机无机杂化材料J、介孔无机材料剖和药物载体等领域展现出巨大的应用潜力。同时，在药物载体J、基因载体J、基因转染以及DNA检测等领域，阳离子型聚合物纳米粒子的研究异常火热。作为应用最为广泛的聚合物纳米材料之一的聚苯乙烯(Ps)，其纳米粒子的合成通常被认为是开发聚合物纳米材料的模型体系。目前，微乳液聚合依然是制备6

4、0nm以下聚合物纳米粒子最为常用的方法。通过微乳液聚合工艺已经可以制备出单分散聚合物纳米粒子¨。。和粒径可控的聚合物纳米粒子⋯。，聚合物纳米粒子的粒径可以通过引发剂浓度、单体用量¨或者单体乳化剂比例¨来控制。然而，100nm以下聚合物粒子的尺寸可控依然较难实现。之前报道过的大多数方法制备的聚合物纳米粒子不是粒径大于100nm就是粒度分布很宽，这必然会限制它们的应用。此外，在这些工艺中大量乳化剂的消耗不仅增加了成本而且还会影响最终产品的使用效果L】。本研究将采用一种改进微乳液聚合工艺制备粒径可控的阳离子型聚苯乙烯纳米粒子。制备的聚合物纳米粒子粒径呈单分

5、散，z均粒径可通过单体用量来控制。在改进微乳液聚合工艺中将使用自制的阳离子型双子(gemini)表面活性剂作为乳化剂。对比已经报道过的微乳液聚合工艺，改进微乳液聚合工艺具有以下优势：1)高乳化性能的gemini表面活性剂能够明显减小微乳液中的乳化剂使用比例；2)通过预乳化后滴加技术，可以有效控制体系中自由基和单体液滴的浓度，这是制备小尺寸窄分布聚合物纳米粒子技术的关键；3)反应条件(中等反应温度、8h的反应时间、无需特殊的加料工具¨J，仅需一套恒流泵装置)与乳液聚合的条件类似，而且粒径相似或者更小于已经报道的微乳液聚合工艺¨”J。1实验部分1．1试剂

6、和仪器苯乙烯(st，国药集团化学试剂有限公司)，氢氧化钠(天津市博迪化工有限公司)，偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA，美国Fluka试剂公司)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，国药集团化学试剂有限公司)，Ⅳ，Ⅳ_2011-02-28收稿，20114)4-28修回科技部中小企业创新基金(09c26214204835)、湖北省教育厅产学研重点项目(C2010016)资助项目通讯联系人：邹其超，副教授；Te1：027~8662747；Fax：027—88663043；E-mail：zouqichao85@yahoo．com．cn；研究方向：聚合物乳液制备及应

7、用应用化学第29卷二甲基十二烷基叔胺(国药集团化学试剂有限公司)，1，6一二溴己烷(国药集团化学试剂有限公司)，以上试剂均为分析纯；三甲基烯丙基氯化铵(TMAAC，化学纯，金坛西南化工研究所)。取阳离子gemini表面活性剂(G12-6-12)的固体粉末少量溶于99．8％H：0一d中，使用核磁共振谱仪(uNITYINOVA600，USA)做氢核磁共振表征；制备的阳离子型聚苯乙烯(PS)纳米乳液用超纯水直接稀释若干倍后，在25℃下利用动态光散射粒度分布仪(PCS，MalvenZetasizerNanoS，UK)测定乳胶粒子的粒径及粒度分布曲线；将Ps纳

8、米乳液用超纯水稀释若干倍，滴加在表面经碳膜处理的铜网上晾干，利用透射电子显微镜(TEMFEItecnaiG2