乳胶粒表面光接枝/交联及几种功能材料的制备研究

【摘要】纳米材料以其特有的优异性能成为下一代信息技术、能源技术和生物医学等技术的重要基础。随着纳米材料研究的不断深入,功能性的纳米材料,尤其是表面功能化的纳米材料受到了研究者们的极大关注。本文通过纳米乳胶粒子表面光接枝/交联方法得到具有引发功能的纳米胶粒,并利用胶粒引发剂引发接枝聚合制备复合核-壳粒子、设计、构造具有团簇结构的超吸水/(吸油)树脂,主要研究内容如下：1、以紫外光代替γ-射线引发橡胶胶粒进行光交联反应,采用间歇和连续法实现了乳胶粒的全硫化。与辐射交联橡胶相比,紫外光交联方法所得产物的凝胶含量稍低,但仍可达到90%以上,可满足生产需求,即无需隔离剂可直接喷雾干燥成粉,且操作简便、快捷,设备成本低、能耗低。2、通过紫外光引发交联反应后的偶合终止反应,将BP或ITX分解产生的半嚬哪醇基团(“休眠”基)固定在胶粒表面,制得了胶粒引发剂,红外和紫外光谱、核磁共振、X-射线光电子能谱等分析验证了表面“休眠”基团的存在；探讨了提高休眠基团偶合量的方法,光反应过程加入PMPTA可有效提高表面偶合休眠基团量。3、以表面带有半嚬哪醇休眠基团的丁腈胶粒(NBR)作为引发剂,以苯乙烯(St)、丙烯酰胺(AM)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体,通过胶粒表面引发的接枝聚合制备了具有多层核—壳结构的复合粒子。胶粒表面接枝聚合的接枝效率远高于一般热引发或辐射引发体系,可达到90%以上,且不受反应时间和橡胶/单体比例的影响；接枝链的生长方向与所用单体的性质有关：由亲油性单体St生成的接枝链向NBR胶粒内部生长,亲水性单体生成的接枝链向外部生长。4、利用所得胶粒引发剂,以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过胶粒引发剂引发交联剂反应构建团簇网络结构、然后引发胶粒表面接枝聚合的方法,设计、制备了一种具有团簇结构的新型超吸水树脂。该树脂以预交联的胶粒团簇为中心,胶粒表面接枝毛发状聚丙烯酰胺/聚丙烯酸,胶粒团簇和毛发状接枝链共同构成吸水单元,吸水单元之间通过少量的化学交联和大量接枝链-接枝链缠结以及接枝链-团簇网络缠结构成凝胶网络。这种独特的凝胶结构,赋予了凝胶超高的吸水性能,其对去离子水的吸收倍率达10000倍以上,对自来水和0.9%氯化钠溶液的吸收倍率分别达500倍和250倍。5、利用所得胶粒引发剂,以丙烯酸十八酯(SA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(n-BA)为单体,二乙烯基苯(DVB)为交联剂,设计、制备了一种具有团簇结构的新型超吸油树脂。吸油树脂内的接枝链由PSA/PMMA或PSA/PBA构成,长接枝链可提高树脂的吸油倍率。树脂吸油倍率随长链丙烯酸酯聚合物的含量增加而增加,对甲苯的吸收倍率可以达到80倍。
【作者】王勤；
【导师】杨万泰；
【作者基本信息】北京化工大学，高分子化学与物理，2007，博士
【关键词】乳胶粒；光接枝；交联；核-壳粒子；吸水树脂；吸油树脂；

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