纳米结构型PMAA/CdS复合微球的微凝胶模板法制备研究

以微凝胶为模板,利用微凝胶三维网络结构对无机沉积反应的限域和导向作用,制备了具有核-壳结构的聚甲基丙烯酸/硫化镉(PMAA/CdS)有机/无机复合微球材料.复合微球的制备包含两个基本步骤首先,以反相乳液聚合法得到包含Cd(Ac)2的聚甲基丙烯酸微凝胶;然后,在搅拌过程中向反应体系中缓慢通人H2S气体,使镉离子沉积为CdS,经洗涤处理后得到PMAA/CdS复合微球.SEM观察表明,复合微球表面呈现均一的微纳米结构,这种结构可因微球制备条件的不同而不同.而且,超声处理可使微球表面趋于光滑.X射线衍射分析表明复合微球中CdS处于晶态,具有立方结构.此外,复合微球因CdS的存在而具有光致发光特性.     

从Hansen三维溶度参数探讨TMPTA-St在乙醇-水混合溶剂中沉淀聚合形成单分散聚合物微球的边界条件

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)作交联剂,苯乙烯(St)作共聚单体,在不同TMPTA/St质量比下在乙醇与水的混合溶剂中进行沉淀聚合,对单体转化率和微球收率以及微球单分散性等参数进行了表征.对相应不同水含量的混合溶剂以及混合单体的Hansen三维溶度参数进行了计算,尝试对不同聚合条件下混合溶剂与混合单体的三维溶度参数进行比较以建立一个形成单分散微球的边界条件,为通过沉淀聚合制备单分散微球提供一个判断方法.在本文实验条件下,使用乙醇或其与水的混合物为聚合介质,当共混溶剂与共混单体的极性溶度参数之差Δδp和氢键溶度参数之差Δδh分别为5.0和12.4,9.2和20.1以及6.0和10.0 MPa1/2时,在由这3个实验点组成的区域之内进行沉淀聚合即可以制得单分散聚合物微球.当Hansen溶度参数之差(Δδp或Δδh)超出此范围时,沉淀聚合所制得聚合物微球分散度迅速变宽,甚至在聚合过程中凝胶化.色散溶度参数变化甚微,难以由此建立单分散微球的形成条件.     

SiO2/PVAc无机-有机复合微球的合成及其膜性能研究

以纳米二氧化硅粒子(SiO2)为稳定剂,在少量反应型阴离子乳化剂——烯丙氧基羟丙磺酸钠(HAPS)作助稳定剂的情况下,制备了具有草莓型结构的二氧化硅/聚醋酸乙烯酯(SiO2/PVAc)无机-有机纳米复合微球.研究表明,纳米SiO2与PVAc的氢键作用是形成这种单分散草莓型SiO2/PVAc无机-有机纳米复合微球的关键.透射电镜(TEM)观察显示,纳米SiO2吸附在PVAc表面,形成草莓型结构.讨论了纳米二氧化硅溶胶的种类和用量、乳化剂种类对复合微球形态及其膜性能的影响,并讨论了复合微球的形成机理.     

单分散CdS纳米晶/PNIPAM复合水凝胶的制备及其温敏荧光特性

采用液体-固体-溶液法(LSS)制备单分散CdS纳米晶;通过自由基聚合制备单分散CdS纳米晶/聚N-异丙基丙烯酰胺(CdS/PNIPAM)复合温敏水凝胶.采用HRTEM、XRD、FTIR、DSC、PL等对CdS纳米晶、CdS/PNIPAM温敏复合凝胶的微观结构与性能进行了表征,变温荧光光谱研究了温度对凝胶荧光性能的影响.结果表明,CdS纳米晶粒径约为2.8 nm,单分散性良好;复合凝胶的荧光发射强度与环境温度存在一定的关联性,且呈可逆性.     

单分散PS/SiO_2纳米复合微球的制备与表征

采用一种简单和低成本的方法制备单分散SiO2包覆聚苯乙烯(PS)(PS/SiO2)核-壳型纳米复合微球.首先在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下制备了PS纳米微球,然后在NH4OH/乙醇溶液中通过溶胶-凝胶过程在PS微球表面包覆SiO2.PS纳米微球的制备在水介质中进行,无需使用共单体,使用的是常用的过硫酸钾自由基引发剂;包覆处理前不用进行溶剂交换或离心处理.研究了PVP,NH4OH和原硅酸乙酯(TEOS)的用量对PS/SiO2纳米复合微球尺寸和形态的影响.随着PVP用量增加,PS微球变小,因此得到较小的PS/SiO2纳米复合微球;NH4OH用量对SiO2包覆层的厚度没有影响,但对SiO2包覆层的表面形态有影响,随着NH4OH用量增加包覆层表面变得粗糙;随着TEOS溶液用量增加,生成的SiO2增加,其包覆层的厚度增加.     

聚合物纳米微球增韧水凝胶的制备与表征

通过无皂乳液聚合制备阳离子纳米微球(NPs),并将其作为疏水交联中心来制备高强韧水凝胶。体系中的疏水单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)在表面活性剂作用下聚集到纳米微球表面,形成疏水缔合中心,通过原位引发自由基聚合得到纳米微球杂化的聚丙烯酰胺疏水缔合水凝胶P(AAm-LMA)-NPs。当凝胶受到应力时,由纳米微球形成的动态交联点通过断裂与重组可以有效地耗散能量,极大地提高了凝胶的强度和韧性。因此,所制备的P(AAm-LMA)-NPs水凝胶表现出十分优异的机械性能,其最大拉伸强度可达860 kPa,断裂伸长率为1280%,断裂韧性为3.8 MJ/m³。聚合物纳米微球增韧水凝胶的力学性能优异,有望在生物医学和工业领域有重要应用。     

带有电荷的双层空心聚电解质微球的合成与表征

结合溶胶-凝胶法和蒸馏沉淀聚合法,合成了二氧化硅/阴离子聚合物/二氧化硅/阴离子聚合物和二氧化硅/阴离子聚合物/二氧化硅/阳离子聚合物四层复合微球(阴离子聚合物为聚(乙二醇二甲基丙烯酸酯-co-甲基丙烯酸);阳离子聚合物为聚(二乙烯基苯-co-对乙烯基苄氯吡啶盐)).通过选择性移除二氧化硅内核和三明治夹心层,分别制备得到相应的内外都带负电荷以及内外带有相反电荷的两性双层空心聚电解质微球.考察了阳离子聚合物层的合成过程中,不同DVB在单体中的含量对其壳层厚度和双层聚电解质微球的电荷的影响,使用透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)和zeta电位仪分别对空心聚电解质微球的形态、化学组成和电荷性进行了表征.结果表明了在蒸馏沉淀聚合过程中,通过调节二乙烯基苯交联剂在整个单体中的用量(30%~60%),可调控具有相反电荷的两性空心聚合物微球的表面电位(8.82~39.82 m V).     

以碳微球为核的金纳米壳球体的制备

通过水热合成法制备了单分散碳微球, 并以此单分散碳微球为核, 利用其表面修饰的银纳米粒子作为种子, 进一步还原制备了以碳微球为核、以金为壳的金纳米壳(Nanoshell)球体. 通过透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱对其形态以及光谱性质进行了表征. 研究结果表明, 采用该种方法制备出来的碳微球具有良好的单分散性, 表面修饰简便快捷, 利用碳微球为核制备的金纳米壳球体尺寸可控, 在近红外范围内有强吸收. 实验结果证明该方法是制备金纳米壳球体的一种有效新方法.     

制备方法对模板法制备SiO_2中空微球形貌的影响

模板法是制备无机中空微球的重要方法之一.首先通过苯乙烯和甲基丙烯酸的无皂乳液聚合法制得表面含羧基、粒径为360nm的单分散聚苯乙烯(PSt)乳胶粒,并以此为模板,分别采用表面改性-前驱体水解法(PHC)和SiO2纳米颗粒层层自组装法(LBL),制备出了不同壳层厚度的PSt/SiO2核壳结构复合微球,然后经500℃煅烧4h,得到SiO2中空微球.利用透射电镜和扫描电镜对微球结构形态进行了表征.研究表明,首先利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对PSt模板微球进行表面改性、然后再在乙醇-水混合介质中进行原硅酸乙酯(TEOS)水解与缩合反应的PHC法,是制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的简便方法,复合微球经煅烧可制得表面均匀、结构致密、壳层厚度和形貌可控的SiO2中空微球;而LBL法制备PSt/SiO2核壳结构复合微球的工艺复杂,煅烧后所得SiO2中空微球结构疏松,易于破碎.     

聚甲基丙烯酸纳米水凝胶的水相合成及其磁性功能化

利用十二烷基硫酸钠/吐温20复配表面活性剂和原位生成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)种子乳胶,发展了一种可在全水相中"绿色"合成较高浓度的聚甲基丙烯酸(PMAA)纳米水凝胶的新方法.以PMAA纳米水凝胶为前驱体,采用原位氧化沉淀法制备了磁性PMAA纳米微球.利用动态光散射法、FTIR分析、TEM观察、振动样品磁强计测试(VSM)、热重分析(TG)等对纳米水凝胶和磁性微球进行了表征,并探讨了PMAA纳米水凝胶的形成机理.结果表明,吐温20与MAA和PMAA间的氢键作用,促成了交联PMAA/吐温20复合物层在PMMA种子乳胶表面的选择性生长,导致生成了具有核壳结构的PMAA纳米水凝胶.PMAA纳米水凝胶表现出良好的p H响应性,当介质的p H值由1增加至6时,其流体力学体积扩张了近50倍.磁性PMAA纳米微球具有超顺磁性,其饱和磁化强度高达50 A·m~2/kg.     

沉淀聚合法Poly(DVB-co-EGDMA-co-MAA)功能聚合物微球的制备及表征

采用二乙烯基苯-55(DVB-55)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)作为混合交联剂,乙腈为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,以甲基丙烯酸为功能单体采用沉淀聚合法合成了单分散或窄分散的、表面具有羧基的交联聚合物微球,所得微球的粒径变化范围为0.6～3.8μm.通过调节交联剂DVB-55和EGDMA的投料比,可以对微球的粒径、粒径分布、产率、热稳定性以及表面官能团含量进行有效控制.文中对混合交联剂DVB-55与EGDMA比例的改变对微球的粒径、粒径分布以及产率的影响机理给出了理论解释;对DVB和EGDMA的兼容性研究表明,制备的三元聚合物微球的核拥有比投料比稍多的DVB单元,而微球的外层则以在预聚混合物中占更大比例的交联剂为主.     

醇/水介质对PEG大分子单体与BMA分散共聚反应的影响

通过端基反应法合成了苯乙烯单封端的聚乙二醇(St- PEG)大分子单体,使其与甲基丙烯酸丁酯(BMA)在乙醇 水混合介质中进行分散共聚,得到了聚乙二醇接枝的聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA- g -PEG)高分子微球.PBMA- g -PEG共聚物的亲溶剂 疏溶剂平衡将影响微球的形成,反应结束时,体系随BMA浓度和介质中水含量的变化呈现出4种不同的状态,透明清液、乳液、伴有沉淀或凝胶的乳液和凝胶.用透射电子显微镜(TEM)和激光光散射(LLS)对乳液体系的粒径及其形态进行了表征,表明所得接枝高分子微球形态规整具有较好的单分散性.通过控制介质中水的含量和BMA的浓度可得粒径在4 0～5 0 0nm范围的PBMA -g -PEG微球.     

草莓型PMMA/SiO2有机-无机复合微球的合成与表征

在纳米二氧化硅水分散介质中,借助于正离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MTC)与未改性纳米二氧化硅颗粒之间的电荷作用,通过MTC与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基共聚合,制备了草莓型的PMMA/SiO2复合微球.整个制备反应过程中,纳米二氧化硅无需表面处理,体系中无需另外加入乳化剂或助乳化剂,微球表面吸附的纳米二氧化硅对颗粒起稳定作用.详细讨论了纳米二氧化硅初始添加量、MTC浓度对复合微球的平均粒径、复合微球中二氧化硅含量及微球形态的影响.动态光散射粒度分布仪(DLS)测得复合微球粒径在180~300 nm之间,热重分析(TGA)表明复合微球中二氧化硅含量介于16.4%~40.8%之间.透射电镜(TEM)显示所得复合微球具有草莓型结构,二氧化硅于表面富集.     

以单分散P(DC-TMPTA)聚合物微球为Pickering乳液稳定剂制备石蜡乳液和石蜡微球

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1-十二烯(DC)为单体,不使用任何乳化剂或分散稳定剂,通过沉淀聚合制备了高度单分散P(DC-TMPTA)的聚合物微球颗粒.以此聚合物微粒为Pickering稳定剂,不添加任何化学助剂,以乙醇-水混合介质在70℃下通过恒速振荡制得了单分散石蜡Pickering乳液.将该体系迅速降温至石蜡熔点之下,制得了窄分布的固体石蜡微球.研究了连续相水含量、振荡频率及稳定粒子尺寸对Pickering乳液及石蜡微球的影响,优化了石蜡乳液和微球的制备条件.利用扫描电子显微镜对石蜡微球的表面和内部形貌进行了表征,结果表明P(DC-TMPTA)微球全部聚集在石蜡液滴和固化后的石蜡微球表面.基于石蜡微球和聚合物稳定粒子的尺寸,计算了不同条件下石蜡微球表面聚合物粒子的数量.通过聚合物粒子在石蜡-乙醇和水混合溶液界面的三相接触角以及石蜡-乙醇和水混合溶液界面张力的测定,计算了聚合物粒子在石蜡-乙醇和水混合溶液界面吸附能,为解释该体系Pickering乳液的稳定性提供了理论支持.     

聚甲基丙烯酸基纳米水凝胶的“绿色”合成

利用原位生成的聚甲基丙烯酸甲酯种子乳胶模板以及表面活性剂与功能单体间的正负电荷作用,发展了一种可在全水相中“绿色”合成聚甲基丙烯酸(PMAA)基纳米水凝胶的新方法.利用动态光散射法、ξ-电位测定、FTIR和TEM对纳米水凝胶的尺寸及其分布、表面电荷、组成、形态、结构和pH响应行为进行了表征.结果表明,PMAA基纳米水凝胶具有聚甲基丙烯酸甲酯内核和交联聚甲基丙烯酸外壳的核壳结构.当甲基丙烯酸(MAA)的用量由2 mL增至3 mL时,PMAA基纳米水凝胶的尺寸变大.当MAA的用量增加至5 mL时,反应体系中除了生成PMAA基纳米水凝胶外,还生成了PMAA次级粒子.PMAA基纳米水凝胶表现出良好的pH响应性:当介质的pH值由2增加至7时,其流体力学体积扩张了近80倍.     

蒸馏沉淀聚合过程中交联度对单分散聚合物微球形成的影响

以苯乙烯为单体、二乙烯基苯(DVB)为交联剂,过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂研究了蒸馏沉淀聚合法制备聚合物微球过程中交联单体二乙烯苯的用量对单分散聚合物微球成球的影响.结果表明,增加二乙烯基苯的比例,即提高交联度有利于形成单分散的聚合物微球.     

聚合结晶化胶体阵列结构的压敏光响应性质

制备了由单分散聚苯乙烯微球构成的结晶化胶体阵列结构, 并制备了结晶化胶体阵列聚丙烯酰胺水凝胶薄膜. 通过微区反射光谱研究了其光子带隙位置随外加压力的变化规律. 实验结果表明, 该薄膜在垂直表面方向存在光子带隙, 并在一定载荷范围内带隙波长随外加压力呈可逆线性变化.     

基于金/巯基相互作用的功能分子在磁性高分子复合微球表面可控组装研究

建立了一种基于金纳米粒子与巯基相互作用的在磁性高分子复合微球表面高效组装功能分子的新方法.首先制备了粒径均一的介孔磁性纳米粒子簇(MSP),利用蒸馏沉淀技术在MSP上包覆一层―S―S―键交联的聚甲基丙烯酸壳层(P(MAA-Cy)),并将直径10~30 nm的金纳米粒子沉积在MSP@P(MAACy)复合微球表面,从而获得MSP@P(MAA-Cy)-Au NP复合微球.调控HAu Cl4的投料量可以控制金纳米粒子沉积数量和尺寸.利用金粒子和巯基之间的强相互作用,将巯基修饰的荧光分子快速可控组装在MSP@P(MAA-Cy)-Au NP微球上.作为模型示范,实现了一次在MSP@P(MAA-Cy)-Au NP微球上快速固定单种或多种功能分子,为即时、高效、定量在功能微球(靶向药物载体等)上修饰功能分子提供了一种可选择的解决方案.     

pH响应性P(MMA-co-MAA-co-HEMA)微凝胶的制备及其性能

利用预乳化乳液法制备了不同单体配比的聚(甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸-co-甲基丙烯酸羟乙酯)(P(MMA-co-MAA-co-HEMA))微凝胶分散液;采用透射电子显微镜、动态光散射仪研究了微凝胶的微观形态、粒径大小及其溶胀率;利用试管倒转法对微凝胶分散液的凝胶化相转变行为进行了研究,借助椎板流变仪考察了所形成胶态凝胶的储能模量与单体配比、微凝胶分散液浓度和温度的关系.结果表明,所制备的微凝胶的数均粒径为90 nm左右,当MMA与MAA的投料质量不变时,随着HEMA含量的增加,分散液凝胶化所需的临界最小浓度增大,临界最大pH值减小,胶态凝胶的储能模量增加.当保持单体MMA与HEMA的投料质量不变时,随着单体MAA投料质量的增多,微凝胶的数均粒径和溶胀率增大,胶态凝胶的储能模量先升高后降低;当MAA占单体总摩尔数的25%时,浓度为15 wt%的微凝胶分散液在扫描频率为100 rad/s时,胶态凝胶的储能模量最高可达2×104Pa.这类微凝胶分散液在组织工程支架材料方面有潜在的应用价值.     

新型核壳结构水凝胶的合成与表征

以羟丙基纤维素为模板,在水溶液中合成了不含表面活性剂的聚甲基丙烯酸（PMAA）纳米水凝胶。再以该PMAA纳米水凝胶为模板,合成了具有pH和温度双重敏感的聚甲基丙烯酸/聚N-异丙基丙烯酰胺（PMAA-PNIPA）核壳结构纳米水凝胶。对纳米水凝胶的形态、结构、pH以及温度敏感性的表征结果表明,纳米水凝胶粒径为338.8～407.9 nm,并随交联剂用量的增加而减小,其体积相转变具有良好的pH及温度响应性,这种绿色合成的生物相容性新型核壳结构纳米水凝胶具有极为广泛的应用前景。