《沉澱聚合單分散聚合物微球製備新方法及機理探討》是依託濟南大學，由朱曉麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：沉澱聚合單分散聚合物微球製備新方法及機理探討
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：朱曉麗
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
單分散聚合物微球在色譜填料、醫學和生物等高科技領域套用廣泛。沉澱聚合製備單分散微球由於無需任何表面活性劑與穩定劑而受到特別關注。相關研究多使用二官能度交聯劑，微球產率較低，反應時間長。反應介質基本上為毒性的乙腈。本研究提出通過溶劑混合方法連續改變反應介質的溶度參數，使用官能度從二至五的不同交聯劑，同時對微球以及可溶性聚合物進行表征等，以豐富和完善沉澱聚合製備單分散微球的機理。通過該研究，拓寬沉澱聚合單分散微球製備中可使用反應介質的範圍，建立溶劑特性、交聯劑官能度及用量與單分散微球之間的相互關係，總結出高產率、短時耗製備單分散微球的必要條件。本課題期望實現在低毒性乙醇及其與水的混合物中高效製備單分散微球，尤其具有重要的實際意義。
結題摘要
單分散聚合物微球在許多領域套用廣泛，製備方法也有多種，其中沉澱聚合因無需乳化劑和穩定劑可獲得表面潔淨微球而備受關注。沉澱聚合中單體、聚合物和反應介質的相互作用對微球的形成起著關鍵作用。迄今為止的研究都是在給定聚合體系中探討獲得單分散聚合物微球的實驗條件。少量研究試圖從單體與聚合反應介質的溶度參數(δ)來解釋形成單分散微球的機理。對相關研究進行總結顯示，二乙烯基苯(DVB)在乙腈(AN)中沉澱聚合可製得單分散微球，而使用與AN溶度參數非常接近的二甲基甲醯胺(DMF，δ=24.8，皆為MPa1/2)和二甲亞碸(δ=26.6)都只得到凝膠；DVB-甲基丙烯酸在AN中的沉澱聚合中也有類似現象，在DMF和乙二醇單甲醚(δ=24.8)中僅得到低聚物或者水凝膠，而在與AN溶度參數相差更大的乙酸乙酯(δ=18.6)中卻製得聚合物微球。我們認為溶劑與單體及其低聚物的相互作用不宜簡單使用Hildebrand溶度參數來描述。按照Hansen理論，該溶度參數由色散(δd)、極性(δp)及氫鍵(δh)三部分組成，而決定是否成球的往往是溶劑溶度參數中的其中一項起主導作用，由於沒有兩個溶劑的溶度參數及其三維溶度參數完全相同，因此僅從溶度參數對微球的形成及形貌進行判斷並不可靠。有鑒於此，本課題嘗試對不同聚合條件下混合溶劑與混合單體的三維溶度參數進行比較，以建立一個形成單分散聚合物微球的邊界條件，為沉澱聚合製備單分散聚合物微球提供一個判斷方法。首先使用三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和苯乙烯(St)為單體在乙醇中進行聚合，通過向乙醇中加入水來改變混合溶劑的三維溶度參數，改變TMPTA-St配比以改變單體的三維溶度參數，通過對聚合過程和所製備微球形貌變化的研究，確定了該聚合體系沉澱聚合製備單分散微球所必須滿足的、以混合溶劑和混合單體的三維溶度參數之差表示的最高值，即可形成單分散微球所能允許的溶劑和單體的最大三維溶度參數差(氫鍵溶度參數差Δδh和極性溶度參數差Δδp)。此後，通過向乙醇中加入比其溶度參數低的多個溶劑，採用同樣方法確定了該體系製備單分散微球所必須滿足的、以Δδh和Δδp表示的最小值。由此確定了一個由Δδh和Δδp構成的多邊形，在此範圍內的實驗條件之下聚合可得到單分散聚合物微球，在此範圍之外的實驗條件之下聚合則得不到單分散聚合物微球。並使用其它溶劑和多官能度交聯劑對此進行了驗證。
