【摘 要】
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多孔聚合物微球因具有较大的比表面积,丰富的孔道和可利用的内部储存空间,在药物载体、催化剂载体、离子吸附等方面都有广泛的应用。针对多孔聚合物微球的内部空腔,可将其作为各种功能性物质的储存场所。要使多孔聚合物微球的内部空间得到充分的利用,最简便、直接、有效的利用方式,就是由外而内的将功能性物质填充进去,进而发挥作用。因此,要实现多孔聚合物微球的内部储存空间可用,微球必须具备内外贯通性。本文在实验室前期
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多孔聚合物微球因具有较大的比表面积,丰富的孔道和可利用的内部储存空间,在药物载体、催化剂载体、离子吸附等方面都有广泛的应用。针对多孔聚合物微球的内部空腔,可将其作为各种功能性物质的储存场所。要使多孔聚合物微球的内部空间得到充分的利用,最简便、直接、有效的利用方式,就是由外而内的将功能性物质填充进去,进而发挥作用。因此,要实现多孔聚合物微球的内部储存空间可用,微球必须具备内外贯通性。本文在实验室前期工作的基础上,提出了采用溶剂挥发法,使用一种低沸点的致孔剂,通过对温度的控制,利用致孔剂与挥发性良溶剂的协同作用,使多孔聚合物微球在固化的同时,致孔剂汽化膨胀达到穿孔的目的,从而得到具有贯通结构的聚合物微球。本文首先探讨了微球粒径的影响因素,然后重点研究了聚合物浓度、致孔剂用量、初始温度等因素对微球孔形态及贯通性能的影响;接着探究了溶剂组成、升温速率、致孔剂类型、致孔剂用量、聚合物种类等工艺参数对微球孔形态及贯通性能的影响;最后,对典型结构的微球进行孔参数表征以及机械性能测试。研究结果表明:1)搅拌速率、保护胶体浓度对微球的粒径有显著影响,随着搅拌速率的增加或保护胶体浓度的增大,微球粒径整体呈下降的趋势;改变反应体系油水相比,在1:3到1:10的范围内,微球粒径变化不明显,但随着油水相比的增大,微球成球性会越来越差,当油水比为1:1时,不能成球。2)聚合物浓度、致孔剂用量、初始温度等对微球孔结构及贯通性能有较大影响。伴随聚合物浓度的增加以及致孔剂用量的减少,微球逐渐由中空向多孔结构转变。当聚合物质量分数为6%时,微球为中空结构,当聚合物质量分数为8%,10%,12%,15%时,微球均为多孔结构,且随着聚合物浓度的增加,微球的孔径变小,孔密度增大。当致孔剂与聚合物用量比为1:3时,微球为中空结构;致孔剂与聚合物用量比降低到1:2,1:1.75,1:1.5,1:1时,微球为多孔结构,且随着致孔剂用量的减少,微球的孔径减小,孔密度增大。随着反应初始温度的升高,微球内部由多孔结构向中空结构转变,且孔径逐渐减小,孔密度逐渐增大。无论何种条件下制备得到的聚合物微球,微球对水的贯通性与结构密切相关,随着孔径的增大,微球在水中的沉降率逐渐升高,当微球为中空结构时,在水中的沉降率最高。3)在混合溶剂条件下,微球的多孔结构变化不明显,但在水中的贯通性能有显著的提升;在不同的升温速率下,微球的多孔结构几乎没有变化,但随着升温速率的提高,微球在水中的沉降率先增大后减小,当升温速率为40℃/25min时,微球的沉降率最大,约60%。探究不同致孔剂类型、用量以及不同聚合物体系条件下的微球形态和贯通性,结果表明:随着致孔剂碳链的增长以及致孔剂用量的增加,微球内部逐渐由多孔结构转变为中空结构;当聚合物为聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)时,微球为多孔结构,当聚合物为苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物P(St-MMA)或甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯P(MMA-BA)共聚物时,微球为中空结构。改变致孔剂种类、用量以及聚合物种类,都会对微球的孔结构产生影响,在微球由多孔向中空转变的过程中,微球在水中的沉降率逐渐增大,当微球为中空结构时对应的沉降率最高。4)针对典型结构的贯通性聚合物微球,进行孔结构参数和力学性能表征,结果表明:对于两种不同孔径的贯通性多孔聚合物微球,伴随孔径的减小,微球孔密度增大,比面积增大,孔容减小,孔隙率减小;伴随微球由中空向多孔结构的转变,微球的破裂力逐渐增大,破裂形变先增大后几乎不变。
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