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单分散微球是指化学组成一致,粒径分布均一的微球。单分散微球具有较好的分散性和较大的比表面积,在催化、分离检测等领域有着广泛的应用。目前,基于多官能化的目的,单分散微球的功能化备受关注。功能化单分散微球是对微球表面或者内部进行物理或者化学修饰,提升单分散微球的功能,使微球对外界物理或化学环境具有某种响应识别能力。 本文在单分散微球合成的基础上,将几种有机和无机材料与微球复合,制备了几种功能化纳米微球,对其结构进行了详细的分析表征,并对合成条件进行了优化。主要工作如下: 1.首先采用超声法制备了单苯并-15-冠-5,对反应温度、时间等进行了优化,并创新性地加入了抗氧化剂2,6—二叔丁基-4-甲基苯酚,提高了冠醚产率。与传统方法相比,简化了实验操作,缩短了反应时间。然后通过硝化、还原、酰化反应合成了4-丙烯酰胺基苯并-15-冠-5。在此基础上,以甲基丙烯酸甲酯和4-丙烯酰胺基苯并-15-冠-5为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过分散聚合法,合成了一种新型的表面冠醚化的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,微球粒径在2~4μm之间,并详细研究了合成条件对微球形貌的影响。研究结果表明,冠醚单体的比例对微球的形貌有很大的影响,随着冠醚单体比例的增加,微球的尺寸变大,当冠醚含量从0g到0.2g时,粒径从3μm增加到5μm,单分散性下降。 2.通过溶胶-凝胶法制备了单分散二氧化硅微球,微球粒径在100~200nm之间,并对合成条件进行了优化,探讨了不同条件对微球形貌的影响。实验结果表明,在其他条件不变的情况下,微球的粒径随着单体浓度和氨水浓度的增加而增大,随着搅拌速度的加快粒径增大,随反应温度的升高而减小。在此基础上,采用硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行表面化学修饰,得到表面氨基化的二氧化硅微球,然后用戊二醛将4-氨基苯并-15-冠-5交联固定在二氧化硅微球表面,合成了表面冠醚化的单分散二氧化硅纳米微球,粒径在200nm左右,并通过红外,扫描电镜,热重对其结构进行了详细表征。 3.通过微乳液聚合法合成了Fe3O4/PS磁性复合纳米微球,研究了单体浓度、引发剂浓度、反应体系温度及搅拌速度等对微球形貌以及粒径的影响。实验结果表明,合成的微球粒径在50~200 nm之间,随着单体的浓度、磁性粒子的含量、表面活性剂的浓度的增加,微球粒径变大,单分散性增加。引发剂的浓度增加,微球粒径变小,单分散性增加。反之则相反。在此基础上,采用溶胶-凝胶法在Fe3O4/PS磁性微球表面再复合一层SiO2,合成了Fe3O4/PS/SiO2三层核壳结构的复合材料。并对其结构进行了表征。