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高分子—四氧化三铁核壳材料的制备

作　者: 温慧颖
导　师: 韩兆让；刘凤岐
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 四氧化三铁无机高分子无机物核壳细乳液聚合可聚合表面活性剂原位沉积乳胶粒杂化材料乳化剂
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

几十年来，核壳功能性材料因具有很大的发展潜力而引起人们广泛的兴趣。有机-无机核壳粒子实现了分子级别上的复合。这样的复合粒子在光、电、磁、催化等领域具有独特的性质。无机高分子核壳材料中以高分子为壳，无机物为核的杂化材料可以通过包埋法、聚合法制备。近年来，很多学者开始对高分子为核无机物壳的核壳材料产生很大的兴趣。无机物外壳可以增强热力学稳定性、机械强度和抗拉伸性。胶体核有弹性，且易成膜。外部包覆无机物的乳胶粒赋予核壳粒子改良的化学和物理特性，产生协同效应。制备手段主要包括原位沉积法、LbL自组装法。原位沉积法通常的制备过程是在聚合物胶体存在的条件下，控制无机先驱体沉积到核部分形成壳来制备核壳粒子。LbL自组装技术是一种制备核壳材料的常用方法。使用有机材料作为模板，通过正负电荷连续的作用完成聚电解质和无机物材料的多层或单层的连续沉积过程，形成了无机物壳的核壳杂化材料。四氧化三铁作为一种具有很强磁性质的无机物粒子，主要应用于生物和医药方面，在生物制品和细胞的磁性分离方面以及药物定向释放等领域有很大的用途。近二十年来超顺磁性四氧化三铁作为一种对比剂在共振模拟方面被深入研究。粒子的尺寸，带电量，以及表面的化学组成对于其在生物方面的应用有很大的影响。另外很重要的一点就是，四氧化三铁磁性质取决于粒子尺寸。磁性高分子纳米杂化微球的研究开始于70年代，是指通过适当的方法使<WP=63>有机高分子与无机磁性物质结合起来形成具有一定磁性及特殊结构的微球。磁性胶体粒子因为具有可调的各向异性无论是在基础理论研究或者应用研究都具有重要的意义。磁性高分子微球在细胞分离、颜料、催化、包覆、絮凝、调色等诸多的领域有着广泛的应用。本文选用磁性粒子四氧化三铁纳米粒子作为包覆材料，通过两种技术手段尝试了四氧化三铁对有机物聚苯乙烯的包覆。将功能性基团引入乳胶粒表面一直是材料科学的研究热点。一般来说，化学基团通过可聚合表面活性剂或功能性单体引入乳胶粒内。本文利用乳液聚合技术制备单分散功能性聚苯乙烯乳胶粒。然后在酸性和碱性条件下分别向体系中加入四氧化三铁溶胶。四氧化三铁纳米粒子通过静电作用吸附在乳液粒子表面形成了核壳杂化粒子。本篇论文进一步详细论述了利用细乳液制备方法制备四氧化三铁聚苯乙烯核壳杂化粒子。按照我们的观点，如果无机纳米粒子作为中介介质被引入到细乳液系统的界面相里，可以部分或者是全部的取代乳化剂，即通过细乳液聚合定位在聚合物微球的表面。我们针对四氧化三铁在分散相的容易聚集现象，采用改性的方法使之更加容易分散在界面相里，可以有效地改善四氧化三铁的凝聚现象，并且可以提高杂化粒子的磁含量。丙烯酸作为共聚单体可以进一步提高四氧化三铁和聚合物的结合能力。在本论文中，我们采用了不同的乳化剂，发现乳化剂的对于核壳材料的形成具有很大的影响。根据不同量的疏水剂的应用以及改变细乳液聚合的其它参数，可以得到一系列不同尺寸和形态的杂化粒子。以上合成的功能性粒子和核壳粒子利用FTIR、TEM、和TG-DTA进行表征。

全文目录

目录  4-6
提要  6-7
第一章前言  7-31
  1.1 核壳材料  7-8
  1.2 高分子外包覆微球  8-16
    1. 2. 1包埋法  8-10
    1. 2. 2聚合法  10-16
  1.3 磁材料外包覆微球  16-25
    1. 3. 1 化学共沉淀法  16-19
    1. 3. 2 LbL自组装沉积法  19-23
    1. 3. 3 表面沉积法  23-25
  1.4 夹心结构微球  25-27
  1.5 传统乳液聚合和细乳液聚合  27-29
  1.6 实验的构想  29-31
第二章四氧化三铁粒子的合成与表征  31-39
  2.1 化学试剂与表征仪器  31-32
  2.2 四氧化三铁合成过程  32
  2.3 改性四氧化三铁的合成过程  32-33
  2.4 结果与讨论  33-39
第三章四氧化三铁包覆功能化的聚苯乙烯乳胶粒  39-47
  3.1 化学试剂与表征仪器  40-41
  3.2 功能乳胶粒模板的形成  41-42
  3.3 四氧化三铁的包覆  42-43
  3.4 结果与讨论  43-47
第四章细乳液技术制备磁性高分子杂化微球  47-58
  4.1 杂化微球的合成  47
  4.2 结果与讨论  47-58
参考文献  58-62
摘要  62-64
ABSTRACT  64-67
研究生期间发表文章  67-68
致谢  68

高分子—四氧化三铁核壳材料的制备

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