二氧化硅-聚甲基丙烯酸叔丁酯核殼復(fù)合微粒的制備與表征.pdf

1、本文采用種子乳液聚合法制備內(nèi)核為二氧化硅、殼層為具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚甲基丙烯酸叔丁酯的核殼復(fù)合微粒，目的是想通過水解，使聚甲基丙烯酸叔丁酯轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂谆┧?，最后得到殼層為交?lián)聚甲基丙烯酸的無機/有機核殼復(fù)合微粒。該微粒殼層具有pH敏感性，能響應(yīng)環(huán)境pH值的變化發(fā)生溶脹或收縮，相應(yīng)地其親疏水性也會發(fā)生變化，因此該微粒作為催化劑或酶的載體能起到根據(jù)環(huán)境pH值控制它們的活性的作用。 首先采用兩種不同工藝的溶膠一凝膠法合成了SiO<,2>

2、膠體粒子。在一次加料的溶膠一凝膠法中，通過改變反應(yīng)體系中水的濃度，合成了三種粒徑大小不同的SiO<,2>膠體粒子。用TEM和SEM觀察到SiO<,2>膠體粒子的形狀為球形，隨著粒徑增大，粒子球形形狀越來越規(guī)整，單分散性也越來越好。在多次間隙加料的溶膠一凝膠法中，維持二氧化硅種子的數(shù)目不變，通過改變加料次數(shù)合成了粒徑大小不同的、單分散性良好的SiO<,2>膠體粒子，在4h內(nèi)可使SiO<,2>膠體粒子粒徑從120nm增長到550nm，粒子增

3、長速度明顯快于一次加料法。 用甲基丙烯酸-3-(三甲氧基硅基)丙酯(MPS)對SiO<,2>膠體粒子表面進行修飾，使其表面接枝能參與自由基聚合反應(yīng)的碳碳雙鍵基團。元素分析、FTIR、<'12>C CP/MAS NMR和<'29>Si CP/MAS NMR以及接觸角等手段的分析結(jié)果表明MPS已接枝在SiO<,2>膠體粒子表面。MPS接枝在SiO<,2>膠體粒子表面的機理可能是：MPS首先發(fā)生水解縮合反應(yīng)形成低聚物，然后通過氫鍵作用

4、吸附到SiO<,2>膠體粒子表面，最后MPS低聚物中未縮合的硅羥基與SiO<,2>膠體粒子表面的硅羥基發(fā)生縮合反應(yīng)。以MPS修飾的SiO<,2>膠體粒子為種子，甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)為單體、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)為交聯(lián)劑，十二烷基硫酸鈉(SDS)為乳化劑，采用種子乳液聚合法制備出內(nèi)核為SiO<,2>、殼層為具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚甲基丙烯酸叔丁酯的核殼復(fù)合微粒。研究影響核殼復(fù)合微粒形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素后發(fā)現(xiàn)，控制SiO<,2>種子乳

5、液的固含量在一定范圍內(nèi)，可避免聚合過程中生成純聚甲基丙烯酸叔丁酯乳膠粒子；反應(yīng)體系中乳化劑SDS的用量偏高時，結(jié)果易形成純聚合物乳膠粒子，SDS用量偏低時，生成的核殼復(fù)合微粒易產(chǎn)生團聚；單體和交聯(lián)劑用量升高，核殼復(fù)合微粒的殼層厚度增加，用量過高會導(dǎo)致核殼復(fù)合微粒出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，并且有純聚合物乳膠粒子生成。用TEM觀察到最終制備的乳膠粒子具有核殼形態(tài)結(jié)構(gòu)，接觸角測定結(jié)果表明，二氧化硅粒子表面包覆了一層聚合物，NMR和FTIR分析結(jié)果證實復(fù)合