水體系中原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備納米復(fù)合乳液的研究.pdf

1、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)技術(shù)作為一種新穎的聚合方法，是實(shí)現(xiàn)“活性”/可控聚合的有效途徑，將ATRP技術(shù)用于無機(jī)納米粒子的表面接枝聚合改性，既能充分發(fā)揮“活性可控”的特點(diǎn)，又能使產(chǎn)物兼具有機(jī)/無機(jī)材料的特點(diǎn)。
　　 本研究首先以水為反應(yīng)介質(zhì)，通過細(xì)乳液聚合工藝采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備了分子量分布窄的聚合物粒子。研究了水體系中的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合工藝，探討了可控反應(yīng)機(jī)理并考察了其反應(yīng)特點(diǎn)；研究了不同類型乳化劑、不同分子結(jié)構(gòu)

2、的配體對(duì)水體系A(chǔ)TRP反應(yīng)穩(wěn)定性和可控性的影響；優(yōu)化了水體系中ATRP反應(yīng)的工藝條件和工藝參數(shù)。結(jié)果表明：采用細(xì)乳液工藝進(jìn)行ATRP反應(yīng)要比常規(guī)乳液體系中的可控性較好；催化劑在油水兩相中的分配對(duì)反應(yīng)的可控性有較大的影響；當(dāng)采用非離子型乳化劑TW-80時(shí)，其乳化劑用量為15.4％(g/g-St)、助乳化劑用量為3％、催化體系(CuCl/dNbpy)的用量為0.15(mol/mol-St)，反應(yīng)溫度為75℃時(shí)，反應(yīng)體系的穩(wěn)定性及可控性較好，

3、并且聚合物的分子量隨單體轉(zhuǎn)化率的增大呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，分子量的大小可通過單體與引發(fā)劑的比例來調(diào)控。通過GPC、FI-IR、TEM、SEM、激光粒度分布儀、TGA等對(duì)所制備的聚合物進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：聚合物的分子量分布較窄(Mw/Mn=1.32)，乳膠粒粒徑分布均勻約為200 nm左右，為規(guī)則的球形。
　　 在上述工藝研究基礎(chǔ)上，采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法制備了納米SiO2/PSt復(fù)合乳液粒子。首先對(duì)納米粒子表面進(jìn)行了改性，將ATR

4、P引發(fā)劑接枝到納米粒子表面，采用ATRP法制備了接枝型納米SiO2/聚合物復(fù)合粒子，并對(duì)其進(jìn)行了分析表征，結(jié)果表明：硅烷偶聯(lián)劑分子可與納米SiO2表面的羥基反應(yīng)，其改性和接枝的溫度分別為65℃和70℃，負(fù)載率和接枝率最高分別可達(dá)到21％和12％：當(dāng)SiO2-Cl與單體的用量比例為0.06(g/g)、反應(yīng)溫度為75℃時(shí)，所合成的接枝型納米SiO2/PSt復(fù)合乳液的轉(zhuǎn)化率為85％，接枝效率最高可達(dá)81％，復(fù)合乳液穩(wěn)定性較好，其聚合物的分子量