内部有微孔结构聚合物微球的制备及表征

【摘要】：本文采用悬浮聚合法制备了一种内部有微孔结构的聚合物微球,拟用于酸雾抑制。首先将致孔剂加入溶有分散剂的水相中,机械搅拌并升温至所需转速和温度,然后将溶有偶氮二异丁腈的苯乙烯-二乙烯苯在一定时间内滴加到反应体系中,以单体的亲油疏水性为驱动力,使其逐渐迁移至致孔剂微液滴的表面进行反应,在反应过程中,利用聚合物与致孔剂之间的相分离而得到内部有微孔结构的交联聚苯乙烯微球。该微球粒径在50-200μm之间,具有低密度、表面无渗透性及一定的机械强度等性能。论文主要研究内容包括:(a)搅拌速率、分散剂浓度和油水相体积比对所制备聚合物微球粒径的影响。(b)致孔剂用量、交联剂用量、滴加速率、致孔剂类型、致孔剂与单体和交联剂的体积用量比、单体与交联剂的体积用量比、引发剂用量对所制备微球外部形貌及内部结构的影响。(c)内部有微孔结构聚合物微球的优化制备及抑雾效果评价。论文的主要结论包括:(1)搅拌速率、分散剂浓度和油水相体积比均对所制备聚合物微球的粒径有较大影响。为了满足酸雾抑制的要求,所制备聚合物微球的粒径应在50-200μm之间,综合影响粒径的三个因素,最终得到的最佳条件为:搅拌速率550rpm、分散剂浓度1%、油水相体积比为1:5。(2)当致孔剂体积用量少于单体的1.3倍时,所制备微球为规则的球形,内部是实心的;当大于或等于1.3倍时,所制备微球的表面会出现凹陷,内部是空腔结构。随着苯乙烯和二乙烯苯的体积用量比减小,所制备聚合物微球的表面从有很多褶皱而变得比较光滑;内部结构没有太大的变化。单体滴加速率对所制备聚合物微球的外部形貌和内部结构影响并不是很明显。如果使用与聚合物相容性较好的溶剂作为致孔剂,所制备微球的表面比较光滑,内部比较密实;如果使用所生成聚合物的不良溶剂或者相容性较差的溶剂作为致孔剂,所制备聚合物微球的表面以形成褶皱或者表面塌陷,形成微孔或空腔结构。随着引发剂用量的增多,所制备聚合物微球从球形变的塌陷,表面的褶皱也逐渐减少。(3)当致孔剂体积用量少于单体的0.3倍,或者以环己烷、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯作为致孔剂时所制备微球的密度均大于1g/cm3;其它条件下所制备聚合物微球的密度均小于1g/cm3。最优条件下制备的聚合物微球在盐酸液面上的铺设厚度为3cm时,对浓度为12%的盐酸挥发能起到较好的抑制作用。