带有可移动聚电解质内核与功能性外壳的空心微球的制备

摘要

功能聚合物微球在固相有机合成、分离分析技术、医药、生物化学、涂料以及电子信息材料等领域都有广泛的应用,其中空心微球由于其低密度、高比表面积的特性,并且具有可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体的空腔结构等,因而可以更加广泛应用于生物医药、化工和材料领域。聚电解质经常被应用于修饰不同材料的表面,空心微球的空腔可以带上可移动的聚电解质内核,或者双层聚电解质外壳,以上作为结构新颖的材料能够发挥出单独的空心微球和聚电解质内核以及外壳核所不具有的性质。由于以上材料的优良性质,本论文进行了聚电解质与空心微球相结合而成的新型结构和材料的合成研究。
　　 第一章综述了功能聚合物微球、具有不同结构空心微球的合成和应用方面最近的研究进展。
　　 第二章以蒸馏沉淀法制得的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)/甲基丙烯酸(MAA)@乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)/四乙烯基吡啶(VPy)为种子,经过氯化卞(BzCl)的季铵盐化作用,形成表面带有正电荷的P(EGDMA-co-MAA)@P(EGDMA-co-VPyBzCl)内核。再通过改进的St(o)ber法,在P(EGDMA-co-MAA)@P(EGDMA-co-VPyBzCl)内核表面通过sol-gel法包覆一层二氧化硅层,水解的驱动力在于季铵盐球表面的正电荷与二氧化硅羟基表面的负电荷的静电吸引作用。之后以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰二氧化硅壳层表面,使其带上双键。蒸馏沉淀聚合交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)与亲水性功能单体甲基丙烯酸、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、N-异丙基丙烯酰胺,制备壳层含各种亲水性官能基团的二氧化硅/亲水性聚合物核壳型复合微球,以HF溶液分别刻蚀复合微球,选择性地移去了SiO2核得到了具有不同亲水性官能团壳层与可移动聚电解质内核的空心聚合物微球。
　　 第三章以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)修饰的二氧化硅微球为种子,通过分步加入疏水性单体二乙烯基苯(DVB),蒸馏沉淀聚合制备了SiO2/PDVB无机/聚合物杂化微球。之后将杂化微球的PDVB层浸入浓硫酸中进行磺化,使其形成带有磺酸基的聚电解质层,再通过四乙烯基吡啶(VPy)的酸碱中和作用,中和PDVB表面磺酸基,目的是为了减小磺酸基表面的负电荷与硅羟基的负电荷之间的静电排斥作用形成SiO2/P(DVB-SO3-VPyH+)结构,使其外层包覆SiO2层。之后重复以上步骤,用MPS修饰SiO2层,分步包覆PDVB层,之后再磺化,磺化过程中,带走了4-VPy单体,形成SiO2/P(DVB-SO3H)/SiO2/P(DVB-SO3H)四层结构微球。最后,HF溶液分别刻蚀复合微球,选择性地移去SiO2部分,便得到了具有双层结构的P(DVB-SO3H)空心聚电解质微球。
　　 第四章全文总结

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

第一节 功能聚合物微球

1.1.1 特性

1.1.2 应用

1.1.3 制备

1.1.4 表征

第二节 无机/聚合物核壳型复合/杂化微球的制备

1.2.1 组装法

1.2.2 原位合成法

第三节 空心微球

1.3.1 空心聚合物微球的应用

1.3.2 空心聚合物微球的制备方法

第四节 具有可移动内核的空心微球

1.4.1 由内而外法

1.4.2 由外及里法

1.4.3 从核/壳型结构制备具有可移动内核的空心微球

1.4.4 其他制备方法

1.4.5 Ostwald ripening法

第五节 研究课题的提出

参考文献

第二章 带有可移动聚电解质内核与不同官能团外壳的空心聚合物微球的制备

第一节 实验部分

2.1.1 实验试剂

2.1.2 单分散P(EGDMA-co-MAA)@P(EGDMA-co-VPyBzCl)聚电解质微球的制备

2.1.3 MPS修饰的PE/SiO2复合微球的制备

2.1.4 壳层带有不同亲水官能团的季铵盐PE/SiO2/聚合物微球的制备

2.1.5 带有可移动聚电解质内核与不同官能团外壳的空心聚合物微球的制备

2.1.6 产物的表征

第二节 结果与讨论

2.2.1 季铵盐阳离子聚合物微球的制备

2.2.2 MPS修饰的PE/SiO2复合微球的制备

2.2.3 表面带有不同官能团的单分散PE/SiO2/Polymer四层微球的制备

2.2.4 带有可移动内核与不同官能团壳层的空心聚合物微球的制备

第三节 本章结论

参考文献

第三章 单分散SiO2/P(DVB-SO3H)/SiO2/P(DVB-SO3H)四层聚电解质微球以及Shell-in-shell空心P(DVB-SO3H)聚电解质微球的制备

第一节 实验部分

3.1.1 实验试剂

3.1.2 制备单分散SiO2/P(DVB-SO3、-VPYH+)核壳型PE微球

3.1.3 MPs修饰的SiO2/P(DVB-SO3-VPYH+)/SiO2三层复合微球

3.1.4 SiO2/P(DVB-SO3H)/SiO2/P(DVB-SO3H)四层PE微球的制备

3.1.5 具有shell-in-shell结构的空心P(DVB-SO3H)PE微球的制备

3.1.6 产物的表征

第二节 结果与讨论

3.2.1 单分散Sio2/P(DVB-SO3H)核壳型微球的制备

3.2.2 SiO2/P(DVB-SO3-VPYH+)/SiO2三层复合微球的制备

3.2.3 SiO2/P(DVB-SO3H)/SiO2(DVB-SO3H)四层聚电解质微球的制备

3.2.4 具有壳套壳(shell-in-shell)结构的空心P(DVB-SO3H)聚电解质(PE)微球的制备

第三节 本章结论

参考文献

第四章 全文总结

致谢

个人简历