《聚苯乙烯微球的制备开题报告》-毕业论文.docVIP

PAGE 河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 高电荷聚苯乙烯微球的制备 学生姓名 专业班级 化工07-2班 学号 310706040229 选题的目的和意义 粒径单分散的乳胶粒在许多领域有极其重要的用途，如在医学上可于作临床诊断和免疫分析试剂的载体，在测试上可用作光散射及电镜的尺度基准。随着信息技术的发展，人们迫切需要利用这种单分散的、直径在纳米~亚微米范围的颗粒来制备胶体晶体（Colloidal Crystalline Array），即胶体颗粒在空间呈体心立方或面心立方堆砌的、可以对可见光及近红外波段产生Bragg衍射的一种类似晶体的物质。这种胶体晶体不仅可以制备多种光学器件，还可以制备光子晶体（Photonica Crystal），用于光学集成线路。一般对要用于胶体晶体的乳胶粒子有如下要求：① 粒子表面电荷较多，使粒子间有足够的静电排斥力；② 粒径单分散，使得各粒子表面电荷密度基本相等，粒子可能靠自组装成有序结构；③ 粒子直径在100nm以下，确保晶体有较高的透明度。 在高分子材料中, 单分散性的带电荷的功能性聚合物微球在生物医学、生物传感、免疫技术、蛋白质吸附以及酶的固定化等领域都有广泛地应用。其中阳离子型聚合物微球在分子自组装、细胞检测、DNA 载体、催化剂以及光学材料等方面都具有广泛的应用前景。 单分散性较好的聚苯乙烯微球的制备方法主要有分散聚合法、乳液聚合法、无皂乳液聚合法、悬浮聚合法、种子聚合法等。其中悬浮聚合法制备的微球比较大,一般在毫米数量级,不符合可见光区域光子晶体所需要的亚微米或微米级的要求；种子聚合法主要是以制备好的聚苯乙烯微球作为种子制备多孔、高交联微球或者对微球进行进一步的改性功能化的一种方法。因此分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法成为制备高电荷聚苯乙烯微球的有效方法。 本论文的研究目的是制备纳米量级单分散PS微球，本论文拟采用分步乳液聚合法，重点研究影响微球表面电荷密度、粒径和单分散性的主要因素。 国内外文献综述 从文献的内容看，高电荷微纳米级的PS微球的制备方法主要是分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法三种。本文主要研究分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法这三种方法。 1、分散聚合（Dispersion polymerization） 分散聚合是悬浮聚合的一种，是制造聚合物的稳定悬浮液的一种方法。它是一种特殊的沉淀聚合，反应之前单体，溶剂，引发剂等是一个均一的体系，反应开始以后，聚合物达到一定分子量后，从反应体系中沉淀出来，还有就是分散聚合要向体系中加入稳定剂。 分散聚合是一种新型的聚合方法，于20世纪70年代初由英国ICI公司的研究人员首先提出，通常是指反应开始前体系为均相溶液，单体、引发剂和分散剂都溶解在介质中，而所生成的聚合物不溶于介质中，借助于分散剂的空间位阻作用而形成颗粒稳定悬浮于介质中的一种聚合方法，严格来讲它是一种特殊类型的沉淀聚合。初期的聚合反应在溶液中进行，聚合物链增长达到临界链长后，从介质中沉析出来，不同于一般沉淀聚合的是，沉析出来的聚合物链不是形成粉末或块状的聚合物，而是聚结成小颗粒，借助于分散剂稳定地悬浮于介质中；此时聚合反应中心从介质中转移到聚合物颗粒内部，进行颗粒增长，最终形成稳定的聚合物微球分散体系。[20] 1.1分散聚合特点 (1) 采用分散聚合法可以制备纳米级至微米级的聚合物微球,并且粒径分布均匀,如果适当选择溶剂和稳定剂,既可以制备疏水性微球,也可以制备亲水性微球,但是其存在着不易制备多孔或包埋有功能材料微球的缺点。[3] (2) 分散聚合法生产工艺相对简单，可适应性强，产品粒径可控, 粒径分布窄, 有较大的工业化发展前景。[9] (3) 分散聚合是一种特殊的沉淀聚合,反应开始前为均相体系，单体、分散稳定剂和引发剂都溶解在反应介质中，可以一步获得微米级粒度均匀的微球。[13] 1.2分散聚合原理 分散聚合就其本质而言属于沉淀聚合，反应体系由单体、引发剂、稳定剂以及反应介质组成，反应前为均相体系。随着反应的进行，生成的聚合物链变长，在反应介质中溶解度逐渐降低．当聚合物链达到临界链长后，从介质中析出，在稳定剂的作用下形成稳定的核心。单体不断向核内扩散聚合，同时介质中的聚合物链不断被核表面所‘捕获’，逐渐增大，最终以微球形式分散在介质中。影响微球性能主要有两方面因素：反应体系的组成及反应条件。反应体系的组成包括单体、引发剂、稳定剂、分散介质等的种类和浓度；反应条件有反应温度以及搅拌速度等。分散聚合中常用的引发剂有偶氮二异丁腈，过氧化苯甲酰，过硫酸钾等引发剂，也可采用混合引发剂。稳定剂是微球形成过程中成核的关键，常用的稳定剂有聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素及其衍生物等。分散介质极性的大小决定了齐聚物在介质中的溶解度