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基于胆固醇衍生物的新型凝胶乳液的创制及其在低密度聚合物材料制备中的应用

作　者: 张雨
导　师: 房喻
学　校: 陕西师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 凝胶乳液稳定剂胆固醇小分子胶凝剂聚合物
分类号: O648.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

凝胶乳液(也称高内相乳液)是在某种稳定剂存在下由分散相(内相)与连续相(外相)构成的凝胶状(Gel-like)体系。其中,分散相和连续相是两种互不相溶的溶剂。在多数情况下水为一相,不相溶的有机溶剂为另外一相。根据定义,只有分散相的体积分数大于或等于74%时(此比例对应于单分散无形变球体最密堆积时的临界体积比)所形成的凝胶状分散体系才称之为凝胶乳液。凝胶乳液被广泛应用于食品、化妆品、医药、化工产业及作为模板制备具有特殊结构或功能的材料等方面。其中,利用凝胶乳液作为模板,制备具有特殊结构或功能的材料是最重要也最受关注的关于凝胶乳液应用。以高内相乳液体系作为模板是将含有一种或多种可聚合单体的连续相引发聚合后,除去体系分散相,获得一系列多孔材料,这类材料被称为聚高内相乳液(polyHIPE),在分离介质、催化剂担载、固相有机合成、生物组织工程及可药物控释放等方面有着广泛应用。本学位论文综合评述了凝胶乳液及其应用,并在实验室之前的工作基础上,合成了五种双胆固醇衍生物,研究了它们与不同的高分子单体和水形成凝胶乳液的能力,考察了以凝胶乳液为模板,引发聚合其连续相,制备低密度聚苯乙烯的方法。具体来讲,主要包括以下两个方面：第一部分：以五种双胆固醇衍生物小分子胶凝剂作为稳定剂,三种高分子单体作为连续相,水作为分散相进行凝胶乳液实验。实验表明,在化合物用量为高分子单体的5%(w/v)时,化合物1和2可以作为稳定剂,在简单振荡下,即可以使苯乙烯及甲基丙烯酸叔丁酯分别与水形成凝胶乳液且其最高分散相体积分数至少为92%；光学显微镜测试及激光共聚焦测试均表明所形成的凝胶乳液为典型的泡沫结构(图1)；而化合物3、4、5均不能使三种高分子单体和水共混形成凝胶乳液,但化合物5可以将三种高分子单体在水中选择性胶凝。不同于传统的凝胶乳液体系所使用的表面活性剂,胆固醇衍生物在高分子单体内形成“微凝胶”区域,将分散相液滴包裹,使体系整体失去流动性形成凝胶乳液。其中,由于随着化合连接臂的增长,其分子间作用力增大,化合物5可以将三种高分子单体在水中选择性胶凝,形成物理凝胶。根据文献调研,这是第一例利用胆固醇衍生物将可聚合高分子单体进行胶凝形成凝胶乳液的报道,与已有凝胶乳液体系相比,本文中的凝胶乳液制备简单,仅需振荡即可以实现,且体系并不需要再添加其它物质(如CaCl2·2H2O)来防止“奥斯瓦尔德”效应(乳液中,较小颗粒被较大颗粒湮灭的现象)。第二部分：以不同分散相体积分数的凝胶乳液作为模板,将连续相苯乙烯引发聚合,制备得到聚苯乙烯材料。实验证明,胆固醇衍生物稳定剂的加入对苯乙烯的聚合并没有影响,且聚合结束后通过索氏提取去除材料中残留的稳定剂,室温下即可对材料进行干燥,没有造成材料的塌陷(图2)。由此可见,以胆固醇衍生物作为稳定剂不仅可以成功制备凝胶乳液且该类凝胶乳液可作为模板合成具有特殊结构的聚合物材料,而且材料纯化方法简单,常规实验条件即可以实现。并且,通过给凝胶乳液中添加致孔剂,制备得到了孔结构不同的聚苯乙烯材料,研究了致孔剂浓度对材料结构及密度等性质的影响,初步获得了制备并调节多孔低密度聚苯乙烯材料及其结构的实验条件。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章凝胶乳液研究进展  10-24
  1.1 引言  10-11
  1.2 凝胶乳液  11-14
    1.2.1 基于表面活性剂的凝胶乳液  11-12
    1.2.2 基于微纳米颗粒的凝胶乳液(Pickering型)  12-13
    1.2.3 基于小分子胶凝剂的凝胶乳液  13-14
  1.3 凝胶乳液的应用  14-21
    1.3.1 凝胶乳液的模板作用  14-21
    1.3.2 凝胶乳液的其它应用  21
  1.4 结语与展望  21-24
第2章基于双胆衍生物型小分子胶凝剂的凝胶乳液制备和结构  24-34
  2.1 引言  24-25
  2.2 实验部分  25-27
    2.2.1 试剂  25
    2.2.2 稳定剂1、2、3、4、5的合成及表征  25-27
  2.3 实验方法  27-28
    2.3.1 元素分析测试  27
    2.3.2 核磁图谱测试  27
    2.3.3 熔点测试  27
    2.3.4 凝胶乳液体系制备方法  27
    2.3.5 光学显微形貌  27
    2.3.6 激光共聚焦显微镜分析  27-28
    2.3.7 SEM观察  28
  2.4 结果与讨论  28-31
    2.4.1 稳定剂的设计合成与凝胶乳液的形成  28-29
    2.4.2 凝胶乳液的微观结构  29-31
    2.4.3 含水量对凝胶乳液体系稳定性的影响  31
  2.5 本章总结  31-34
第3章低密度聚苯乙烯的合成及其性质  34-42
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-37
    3.2.1 试剂  35
    3.2.2 凝胶乳液体系制备  35-36
    3.2.3 低密度聚苯乙烯的合成  36
    3.2.4 光学显微测试  36-37
    3.2.5 SEM观察  37
    3.2.6 聚合物密度测试  37
  3.3 结果与讨论  37-40
    3.3.1 低密度聚苯乙烯合成的影响因素  37-38
    3.3.2 低密度聚苯乙烯孔结构的影响因素  38-39
    3.3.3 聚苯乙烯的表观密度  39-40
  3.4 本章总结  40-42
总结  42-44
参考文献  44-58
附录  58-62
致谢  62-64
攻读硕士学位期间科研成果  64

基于胆固醇衍生物的新型凝胶乳液的创制及其在低密度聚合物材料制备中的应用

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