RAFT乳液聚合制备纳米胶囊

【摘要】纳米胶囊具有广阔的应用前景,已受到国内外研究者的广泛关注。界面聚合是制备聚合物纳米胶囊一种简洁而通用的想法。罗英武课题组通过RAFT细乳液界面聚合,制备得到形貌完整、包裹率高、大小约为100nm的纳米胶囊,并发现这些纳米胶囊在防反射膜和超级绝热材料等领域有重要的应用前景。但是该方法需要借助超声等强剪切作用来制备100nm左右的细乳液,这一工序难以实现工业化规模生产。本文旨在探索不需要利用超声等强分散设备的界面聚合技术制备纳米胶囊的方法,得到以下结论。(1)以双亲性大分子RAFT试剂为乳化剂的乳液聚合法。为解决大量芯层材料扩散进入乳胶粒的问题,我们尝试改变芯层材料在水中的溶解度、其对聚合物壳层的溶解性,及采用种子乳液、通过RAFT聚合引入齐聚物、降低界面张力等方法,发现均难以制备得到核壳结构的纳米胶囊。(2)以含多个羧基基团的双亲性大分子RAFT试剂作为乳化剂前体,探索通过“化学剪切”方法原位地生成乳化剂,并形成细乳液的方法来制备细乳液并进而制备纳米胶囊,得到了以下结果：A.合成了系列不同结构且可溶于苯乙烯和芯层材料的嵌段型双亲性大分子RAFT试剂,分别为poly(AA5-b-St5)RAFT、poly(AA10-b-St5)RAFT、poly(AA15-b-St5)RAFT及poly(AAi5-b-Sti0)RAFT。研究大分子RAFT试剂结构对细乳化效果的影响规律,发现poly(AA15-b-St5)RAFT的“细乳化”效果最好；将得到的细乳液进行聚合反应,也只有poly(AAi5-b-St5)RAFT产生的细乳液聚合后存在核壳结构的纳米胶囊。B.合成了系列不同组成的无规型双亲性大分子RAFT试剂,分别为poly(MAA16-co-St10)RAFT、poly(MAAi6-co-Sti4)RAFT及poly(MAA8-co-St10)RAFT。发现poly(MAA16-co-Stio)RAFT(?)的“细乳化”效果最好；将得到的细乳液进行聚合反应,也只有poly(MAA16-co-Stio)RAFT产生的细乳液聚合后存在核壳结构的纳米胶囊,但是由于溶解RAFT试剂的量较少,体系不稳定,存在絮凝物,且纳米胶囊之间发生聚并现象。C.利用poly(AA15-b-St5)RAFT进行一系列实验,发现乳化剂含量增加会增强体系的“细乳化”效果,聚合后的乳胶粒子中也含有较多的核壳结构的纳米胶囊；引发剂含量增加尽管会加快体系的反应速度,提高转化率,但是体系均相成核的可能性也增加,生成实心粒子的量增多；在体系中加入交联剂,乳液稳定性会变差,但核壳结构的纳米胶囊的形貌变得清晰。
【作者】刘雪松；
【导师】罗英武；
【作者基本信息】浙江大学，化学工程，2013，硕士
【关键词】纳米胶囊；溶胀过程；RAFT界面聚合；化学剪切；

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