半连续无皂乳液聚合制备核壳结构复合粒子的研究

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本文综述了国内外关于半连续无皂乳液聚合法制备复合纳米粒子的研究进展。采用半连续无皂乳液聚合法分别以32nm的纳米SiO2粒子和230nm的亚微米SiO2为核,在未经硅偶联剂改性的条件下,在其表面聚合有机层;单体分别采用了甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙酸乙烯酯(VAC)和苯乙烯(St);单体分别采用了加入2%交联剂二乙烯基苯(DVB)和无交联剂的配比;对于纳米SiO2/高聚物复合粒子的制备,采用了三种进料速率分别是0.02ml×min-1、0.04ml×min-1和0.06ml×min-1;引发剂分别采用了阴离子自由基引发剂过硫酸钾(KPS)和阳离子自由基引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)。考查了SiO2粒径、单体的亲水性、交联剂、进料速率和引发剂对制备核壳结构复合粒子的影响。以未经硅偶联剂进行疏水改性的纳米SiO2为核,通过半连续无皂乳液聚合法以KPS为引发剂引发单体聚合,可以制备SiO2/高聚物核壳结构复合粒子。MMA亲水性适中,可以在SiO2表面形成稳定的壳层,SiO2/PMMA复合粒子有很好的单分散性;VAC有较强的亲水性,可以在SiO2表面形成稳定的壳层,SiO2/PVAC粒子单分散性很差;St亲水性差,会形成多核的复合粒子。以未经硅偶联剂进行疏水改性的亚微米SiO2为核,通过半连续无皂乳液聚合法以KPS为引发剂引发单体聚合,可以制备SiO2/高聚物核壳结构复合粒子。MMA、VAC亲水性适中,可以在SiO2表面形成稳定的壳层;St亲水性差,当壳层到达一定厚度后,会从核表面脱落。以未经硅偶联剂进行疏水改性的纳米SiO2为核,通过半连续无皂乳液聚合法以KPS为引发剂引发单体聚合,在单体中加入2%交联剂制备SiO2/交联高聚物核壳结构复合粒子。MMA亲水性适中,可以在SiO2表面形成稳定的壳层,SiO2/PMMA复合粒子有很好的单分散性;St亲水性差,会形成多核的复合粒子,粒径增长速率较快。在SiO2表面静电吸附偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA),在SiO2表面引发单体聚合制备SiO2/高聚物复合粒子。在PH=9的条件下AIBA摩尔浓度为1.6×10-3mol×L-1,不会对SiO2的稳定性产生影响,但是在聚合过程中复合粒子会随单体聚合量的增加逐渐失稳聚并。以纳米SiO2为核制备复合粒子,粒径分布逐渐变宽并呈无规律分布,最终破乳。以亚微米SiO2为核制备复合粒子,小粒径粒子表面聚合单体少可以保持稳定,单体会优先在大粒径粒子表面聚合,使其不断聚并,平均粒径增长迅速,PDI迅速增加。
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