單分散離子交換樹脂基體聚合物微球的製備及性能研究

《單分散離子交換樹脂基體聚合物微球的製備及性能研究》是依託天津大學，由范江洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：單分散離子交換樹脂基體聚合物微球的製備及性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范江洋
• 依託單位：天津大學

項目摘要

現有離子交換樹脂基體材料聚合物珠體的製備技術無法滿足高技術領域對樹脂產品粒徑均勻的要求，而製備單分散聚合物微球的技術也無法製備粒徑範圍在100~1000μm範圍的單分散微球。製備大粒徑的單分散的離子交換樹脂基體聚合物微球對於豐富單分散球體材料製備技術和提高離子交換樹脂產品質量有非常重要的科學意義和實用價值。本項目擬以苯乙烯系離子交換樹脂基體聚合物微球的製備過程為研究對象，採用振動分散和流態化技術相結合的方法，避免了造成聚合物微球粒徑不均勻的根本原因- - 剪下力在空間上分布的不均勻，製備單分散大粒徑離子交換樹脂基體聚合物微球。研究振動分散條件下油相射流在液相介質中的斷裂行為，揭示液相介質中射流振動分散的機理；研究液液（固）流態化聚合過程的反應條件及對產品性能的影響。製備單分散，高性能的聚合物微球材料，本項目可為製備大粒徑單分散微球材料提供一條嶄新的途徑，有著重要的學術和現實意義。

結題摘要

在國家自然基金委的資助下，本人及所在團隊開展了《單分散離子交換樹脂基體聚合物微球的製備及性能研究》。在過去的三年間，項目進展順利，取得了一定的成果。 主要成果如下： 1. 進行了液相介質中液相射流振動斷裂形成均勻液滴的機理和影響因素的考察和研究。通過對振動方式、油相介質條件、水相介質條件、射流形成條件和振動條件等因素的考察，並結合後續製備單分散離子交換樹脂基體材料的限制條件，得到了在一定條件下，液相介質中油相射流在振動條件下生成均勻液滴的條件和相關的影響因素，對於一定範圍內均勻液滴在振動條件下的產生條件進行了分析，總結了液滴生成的規律，確定了單分散液滴產生的條件。該部分內容已經總結並撰寫英文文章1篇，目前已提交，在審稿過程中。 2. 結合單分散液滴的生成條件，以及離子交換樹脂基體聚合物微球的製備特點，開發了振動分散流態化聚合工藝。在該工藝中套用了前期實驗的結果，通過振動使油相射流分散成為均勻油滴。由於油相密度小於水相，油滴會在水相中上升。因此，在工藝中採用了直立式變徑反應器，將反應器設定于振動分散產生液滴裝置的上方。由於反應器採用了多層變徑結構，水相自上而下在反應器內流動，當水相流量一定時，在反應器內各段的流速不同，在合適的水相流速下可以使振動生成的單分散油滴在反應器中部循環往復運動，發生散式流態化。同時在高溫水相中實現在單個油滴內部的聚合反應。當聚合反應進行到一定程度，顆粒間不再發生粘連或聚並時，可繼續在原反應器內或將顆粒轉移出反應器繼續聚合到反應結束。通過實驗對反應器形式、工藝流程和相關條件和參數進行了不斷改進。使用該工藝已成功進行了單分散離子交換樹脂基體聚合物微球和其他單分散微球的製備。該部分內容獲得專利授權1篇，另有2篇專利已申請提交公開。另外該部分內容已總結並撰寫英文文章1篇，仍在最後完善，預計2015年3月前投出。 3. 對採用新工藝製備的單分散高分子微球，進行了相關的功能化、相關表征和性能測試。表征及測試結果表明，採用振動分散流態化聚合工藝製備的高分子微球具有高度的單分散性，在製備過程中粒徑可通過計算進行預測和分析。且在相關的性能測試中結果也優於現有市售產品。在研究中還將振動分散流態化聚合新工藝成功的套用於單分散磁性微球的製備中。本部分內容。該部分內容撰寫英文文章1篇，中文論文1篇，均在審稿過程中。 綜上所述，本研究完成了計畫書中的研究任務。