感光功能聚氨酯微球的制备与研究.pptVIP

第一部分 选题意义 聚氨酯微球的应用 选题意义 第二部分 国内外研究现状 国内外研究现状 第三部分 研究方案及创新点 课题研究方案 创新点 第四部分 实验与讨论 实验原料及试剂 聚氨酯微球的制备 聚氨酯微球的合成方法 光引发性聚氨酯微球的红外谱图分析 光引发聚氨酯微球的光-差动热分析DPC 光引发机理探讨 实验小结 致谢 感谢曾兆华老师对本文工作的精心指导！ 同时，本文得到了中山大学化学与化学工程学院“创新化学实验与研究基金”项目的资助。特此致谢！ * 答辩人： 曾泳红 指导老师： 曾兆华 副教授 具有光引发特性的聚氨酯功能微球 Polyurethane microspheres with photoinitiating behavior 涂料油墨 生化诊断 分离提纯 药物载体 制备弹性手感涂料 药物释放、病灶靶向给药 生物相容性 、固定化酶 处理海底油污、吸附分析金属、分离芳香烃和脂肪族混合物 普通的小分子光引发剂存在不兼容、表面迁移、低分子量等问题——引发剂析出，或涂层泛黄、老化，或产生异味 普通的微球不能参与光交联反应——低固着强度，涂层表面易磨损 解决： 具有光引 发性特性的聚氨酯功能微球 聚氨酯微球已在日本、欧洲等地实现规模生产，但国内基本依靠进口，国内企业正试图仿制，但指标很难与进口产品相比，尚未形成规模。 日本根上化学已推出反应型聚氨酯微球，实际上就是聚氨酯链上接有部分丙烯酸酯基团，可以参与自由基交联反应。但在中国市场尚未销售。 研究影响微球形貌与粒径的因素 加入感光单体制备光引发性微球 将微球应用于丙烯酸酯类单体，考察其光引发性 条件优化 光引发微球制备 光引发性考察 利用β-二羰基化合物迈克尔加成产物具有对丙烯酸酯双键具有高效的光引发性能，设计提出在聚氨酯链上接入部分β-二羰基化合物迈克尔加成产物，使微球具有季碳偕二羰基结构，因而具有光引发性和聚合交联活性。 此设计思路尚未见文献报道，但设计原理有较多文献报道和实践经验做支持。 图1 原料结构图 图2 感光功能聚氨酯微球的主要合成过程 图3 聚氨酯微球的红外谱图 主要吸收峰及其归属：3300cm-1 ：υN-H ；2950 、2900cm-1 ：υsC-H、υasC-H； 1640cm-1 ：υC=O ； 1560cm-1 ：δC—N—H ； 1380cm-1 ： υC—N、δN—H ； 1240、1078cm-1 ： υasC—O—C υsC—O—C ； 640cm-1 ： δO=C—N 聚氨酯的分子量及分子量分布 表1 不同单体比例的聚氨酯微球平均分子量和分子量分布关系 不同二元醇单体比例的聚氨酯微球分子量非常接近，数均分子量都在4300左右，而且分子量分布在1.05-1.11之间 1.11 5.03 4.46 6:4 1.05 4.49 4.25 8:2 1.07 4.63 4.32 10:0 Polydispersity Mw×10-3 Mn×10-3 聚醚二醇/乙酰基二醇 图5 不同单体比例的聚氨酯微球的热重分析图 光引发聚氨酯微球的热重分析 1、CaCO3分散剂的含量在5%，微球纯度较高。 2、主要失重区在200~400 ℃之间，主要是由于氨酯键断裂引起的 微球形貌与粒径的影响因素——分散剂粒径 表2 不同分散剂对聚氨酯微球产物粒径和形貌的影响 A: 1250目CaCO3 B: 2000目CaCO3 C: 5000目CaCO3 图6 不同粒径分散剂制备的聚氨酯微球的电镜图 ＜1 不规则颗粒状 2.5 5000目碳酸钙 ≈1 良好球形 6.5 2000目碳酸钙 1-2 良好球形 10 1250目碳酸钙 产物粒径/μm 产物颗粒形貌 分散剂粒径/μm 分散剂名称 微球形貌与粒径的影响因素——二元醇比例 表4 不同单体比例对反应的影响 图7 采用不同二元醇比例制备的聚氨酯微球电镜图 A: 不添加乙酰基二元醇 C: N210:B-11=6:4 B: N210:B-11=8:2 3-5 黏连严重 6:4 2-3 不规则球形 8:2 ≈1 近似球形 10:0 产物颗粒粒径/?m 产物形貌 聚醚二醇与乙酰基二醇摩尔比 微球形貌与粒径的影响因素——搅拌转速 搅拌转速低于400 rpm时，体系不能稳定分散，产物主要为凝胶状，反应不能顺利进行。 搅拌转速在600 rpm以上，反应能顺利进行，并随着搅拌转速的提高，单体的分散程度越好，体系的稳定性增加，微球粒径有减小的趋势。 搅拌转速达到1000 rpm以上，会有大量原料粘附在反应容器壁上，导致产率下降。 图8 溶有不同聚氨酯微球的TMPTA光照5mins的相片 光引