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大粒径(如粒径大于10μm)核-壳结构聚合物复合粒子在溶剂吸附、药物和催化剂负载等方面具有良好的应用前景。由于常用的种子乳液和种子分散聚合只能合成小粒径核-壳聚合物复合粒子,开发大粒径核-壳结构聚合物复合粒子的合成方法,并阐明其聚合成粒机理,具有理论和实际意义。 论文首次提出了采用悬浮-乳液复合聚合(SECP)制备大粒径核-壳结构聚合物复合粒子的新方法,通过在第一单体悬浮聚合过程中,滴加另一单体的乳液聚合组分(EPC),使悬浮聚合和乳液聚合在聚合反应和成粒过程上发生耦合,控制聚合条件而制得大粒径核-壳结构聚合物复合粒子。论文就SECP条件和第二单体特性对成粒过程的影响、成粒机理、聚合过程粒子组成变化、聚合动力学和SECP的应用进行了研究。 论文以苯乙烯(St)为悬浮聚合单体,滴加含甲基丙烯酸酸甲酯的EPC,进行悬浮-乳液复合聚合,考察了形成大粒径聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸酸甲酯(PS/PMMA)核-壳结构复合粒子的主要影响因素。通过对聚合转化率和聚合物粒子粒径分布的分析,发现EPC滴加策略、EPC组成和悬浮聚合体系均对粒子形成有影响,尤其是EPC开始滴加时间和滴加方式,是影响形成核-壳结构大粒径复合粒子的关键因素。 通过追踪SECP过程聚合物粒径分布和颗粒形态的变化,发现在St悬浮反应中期滴加MMA乳液聚合组分后,聚合体系逐渐由悬浮粒子与乳胶粒子并存向形成单峰分布的复合粒子转变,最终形成核-壳结构完整的大粒径PS/PMMA复合粒子;在St悬浮反应初期滴加MMA乳液聚合组分,St与MMA一起分散成更小液滴,反应后期凝并形成非核-壳结构复合粒子;在St悬浮反应后期滴加MMA乳液聚合组分,PMMA乳胶粒子与PS悬浮粒子基本独立存在。在此基础上,提出了悬浮-乳液复合聚合的成粒机理。 研究了第二单体特性对形成的聚合物复合粒子形态的影响,发现滴加水溶性小、与第一单体聚合物相容性好的第二单体的EPC,可以在较宽的悬浮聚合转化率范围内形成核-壳形态完整的聚合物复合粒子,并且壳/核质量比较高。以亲水性较强的MMA为悬浮聚合单体,滴加含St的EPC,发