染料超分子聚集體形成機理研究及新型納米色素的製備

《染料超分子聚集體形成機理研究及新型納米色素的製備》是依託西南大學，由趙曉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：染料超分子聚集體形成機理研究及新型納米色素的製備
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙曉
• 依託單位：西南大學

項目摘要

隨著彩色印刷等行業對著色劑的使用要求越來越高，對於製備粒徑分布均勻、水分散性好、色彩豐富、色強度高、耐光牢度高、耐候性好的高性能著色劑的相關研究引起了科學及相關工業領域的關注，其中，通過有機-無機雜化，層層自組裝及異相乳液聚合等方法將染料作為客體（guest）封裝於有機或無機載體（host）中，形成染料/聚合物（無機殼層）複合材料成為製備高性能新型納米色素的有效方法。本項目針對目前新型納米色素製備的研究現狀所存在的包覆效率低、殼層材料單一等問題，採用改進的細乳液聚合法製備染料/聚合物新型納米色素，探討了聚合過程中染料分散情況、引發劑種類、表面活性劑種類及功能單體的引入對於製備過程的影響，以期得到形貌及功能多樣化、高性能的新型納米色素，並從染料聚集行為的研究入手，分析色素製備過程中的相關機理。

結題摘要

本課題分別採用細乳液聚合的方法及細乳化/溶劑蒸發的方法製備了染料/聚合物複合功能納米色素。在採用細乳液聚合法製備納米色素的過程中，克服了前期研究及其它研究團隊相關研究中所存在的問題，通過添加功能單體，製備出表面帶有功能基團的染料/聚合物複合納米色素。選用了十六烷（HD）及甲基異丁酮（MIBK）兩種不同的疏水物質作為助穩定劑，分析了助穩定劑種類及用量對聚苯乙烯/丙烯酸共聚物顆粒形貌的影響。TEM觀察發現，當單體用量與助穩定劑質量比為1：1時，可得到大量具有空心結構的粒徑為100nm左右的乳膠粒子。採用MIBK作為助穩定劑製備的納米膠囊可作為載體封裝油溶性染料以合成染料/共聚物複合納米色素，並表現出較好的光穩定性能。針對前期細乳液聚合法合成複合納米色素過程中存在的問題，參照項目任務書，對製備過程進行了改進，第二階段主要採用細乳化/溶劑蒸發法製備溶劑型染料/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）複合納米色素。系統分析了不同實驗參數，包括表面活性劑濃度、聚合物濃度、染料裝載量及超聲時間對所製備的染料/聚合物複合色素形態的影響。結合TEM觀察、X-射線光電子能譜（XPS）及元素分析，發現藉助MESE法製備染料/PMMA複合色素納米顆粒具備核殼異質的微觀結構。藉助紫外-可見分光光度計測試了溶劑型染料經包覆後在水油兩相的遷移過程，其隨著聚合物溶解所發生的動態變化證實了染料已封裝於聚合物殼內。所製備的染料/聚合物複合納米色素表現出優異的光學穩定性能、存儲穩定性能及耐水牢度。此外，本課題還對螢光染料羅丹明在不同溶劑誘導條件下不同形貌及結構聚集體的機理進行了理論闡釋。