羧基丙烯酸酯涂料合成及其防雾性能研究

采用种子乳液聚合法合成了一种互穿网络型羧基丙烯酸酯类聚物乳液，研究了加料方式对羧基分布的影响，结果表明丙烯酸加入到核单体中有利于羧基分布在乳胶粒表面。在体系中引入离子键交联结构提高了乳液涂料的硬度和耐水性能，离子键交联ＰＩＬＮ型涂料具有优良的防雾性能。     

镶嵌型乳胶粒子的合成

以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等单体或它们的混合物为硬单体,天然胶乳为弹性组分,经多步种子乳液聚合法制得了在天然胶乳的粒子上镶嵌硬聚合物相的互穿网络型乳胶粒子.考察了十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、油酸等乳化体系,过硫酸钾、过氧化苯甲酰热引发体系及异丙苯过氧化氢-四乙烯五胺、叔丁基过氧化氢-四乙烯五胺等氧化还原引发体系对聚合反应的影响.研究了交联剂用量对互穿结合率、溶胶含量的影响及溶胀时间、硬单体组成、乳化剂种类对乳胶粒子形态的影响,确定了适宜的聚合配方和工艺条件.透射电镜观察乳粒形态结果表明,单一使用极性或非极性单体,仅得到核-壳结构乳液,而采用不同极性单体复合、溶胀、互穿,得到的是镶嵌硬聚合物型乳粒结构.     

三维立体结构微纳电极研究

基于体硅加工工艺和纳米材料技术,研制微电机系统(MEMS)尺度敏感微结构与纳米铂颗粒的复合结构,提高微电极电化学性能,制备具有三维立体微结构的安培型微电极传感器.利用硅的各向异性湿法腐蚀技术在毫米级的工作电极表面实现微米级的锥体形微池阵列,以H2O2为检测对象考察立体电极结构对传感器性能的改进效果,实验证明,立体结构的设计使传感器具有更低的检出限(8 μmol/L)及更高的灵敏度(在 0～200 μmol/L浓度范围内检测灵敏度提高约85%),且具有较好的线性和重复性.利用电化学方法在电极表面沉积铂黑,通过微观形貌分析和电化学特性考察,比较了在平面微电极和立体微电极上修饰纳米材料的效果.立体结构为电沉积铂纳米颗粒提供了更为理想的微环境,改善了纳米材料修饰的效果;立体结构微电极与纳米颗粒的尺寸效应相结合,进一步提高了电极的催化效率和电化学特性.     

基于电流脉冲沉积法的硝酸根微传感器研究

基于微加工技术(Microfabrication technology)制备微传感电极并进行电化学表面修饰,研制出一种用于水体中NO#3浓度检测的电化学微传感器。微传感器以两电极传感芯片为信号转换部件,使用电流脉冲沉积法在铂质工作电极表面制备微观形貌呈枝簇状的铜质敏感材料,利用铜质材料对酸性溶液中NO#3的电催化还原特性,测量还原电流的大小,实现对NO#3浓度的检测。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)技术对敏感膜进行表征和监测,探索高活性铜质敏感膜的制备方法;使用微传感器对硝酸盐标准样品进行检测,在低浓度范围(12.5~200μmol/L),响应灵敏度为0.1422μA/(μmol/L);高浓度范围(200~3000μmol/L),响应灵敏度为0.0984μA/(μmol/L),均表现出较高的检测灵敏度;使用微传感器对北京等地的实际湖库水样进行检测,结果与专业水质检测机构采用紫外分光光度法的测试结果偏差在#3.9%~15.4%之间,两者具有一定的相关性,表明微传感器能够用于实际水样中NO#3浓度的测量。     

纳米氧化锡修饰的微催化燃烧式氢气传感器的研制

研制了一种基于多孔纳米氧化锡(SnO₂)催化剂的微催化燃烧式气体传感芯片(Pellistor). 基于微机电系统(Micro- Electro-Mechanical Systems, MEMS)工艺制备硅基封闭膜式微催化燃烧式传感器, 通过气相沉积技术在Pt微加热电极和高温绝缘层表面制备三维纳米氧化锡催化膜, 利用催化膜对氢气良好的催化特性, 采用惠斯通电桥电路进行测量, 实现对空气环境中氢气在0～4%浓度范围内的快速检测, 响应时间和恢复时间分别达到0.65 s和2.32 s, 灵敏度达75.4 mV/1% H₂, 线性度为99.4%. 考察200 天内该传感芯片对氢气的检测能力, 传感芯片表现出良好的稳定性, 精确度保持在95%以上. 在绝缘层高温性能稳定的条件下, 将三维纳米氧化锡应用于微催化燃烧式传感器的氢气检测, 对催化燃烧式传感器性能的改进具有重要的意义.     

乳液互穿网络型丙烯酸酯类热塑性弹性体的研究

以xPEA/xPSt和xPEA/xPSAN体系为例,考察多步种子乳液聚合法合成乳液互穿网络聚合物(LIPN)的合成条件,通过TEM观察了乳粒形态结构.xPEA在较低的交联度下,xPEA/xPSt(质量比75/25)和xPEA/xPSAN乳粒为一壳多核的反核壳结构,但是xPEA在较高的交联度下则生成核壳结构乳粒.DSC分析结果表明,在反核壳的乳粒中两种聚合物之间形成互穿网络(IPN)结构.考察了xPEA/xPSt体系LIPN型热塑性弹性体(TPE)的力学性能与互穿网络之间的关系及微相重组在材料力学性能中的作用.xPEA中TEGDA的质量分数为0.5%,xPSt中DVB的质量分数为0.15%时,材料性能最佳.