多组分点击分散聚合制备异形功能微球及应用研究
聚合物微球具有比表面积高、粒径可控、功能化容易等优势，广泛用于荧光检测、吸附分离、生物医药、催化、光电等领域。将点击聚合与分散体系相结合可在温和、不受环境氧影响的条件下制备微米级单分散微球。 点击分散聚合制备单分散微球已取得一定进展，但所得微球大多是较光滑粒子，通过简单的合成策略制备尺寸均一、表面形貌可调控的粗糙粒子，如树莓状粒子，仍面临一定挑战。 点击聚合中，巯基-异氰酸酯和巯基-烯的聚合反应速率不同，在同一分散体系中进行两种反应会对粒子成核期与成长期造成影响。已有点击聚合制备微球的研究多集中在巯基-异氰酸酯或巯基-烯两组分的反应，第三组分仅作为功能单体少量添加，鲜有将两种反应结合来制备微球。如欲利用巯基-异氰酸酯-烯三组分点击聚合制备功能微球，就需调控反应进程。 此外，目前点击聚合所得功能微球的应用多集中于荧光检测、药物包载等方面，很少用于构造结构色、制备手性分子载体方面。在织物表面原位点击聚合接枝功能点击微球，再经进一步的亲/疏水改性，可以很容易地获得超润湿性表面，但目前这方面的研究也很少。 本文利用点击分散聚合一步法制备粒径、形貌可调控的巯基-异氰酸酯树莓状微球，并对其形貌形成机理进行探究。通过控制单体种类、催化剂加入时间、投料方式来调控巯基-异氰酸酯-烯点击反应进程，制备单分散功能微球，并进一步探究所得点击功能微球在抗菌、负载金属纳米粒子、制备结构色与疏水织物方面的应用。 论文主要研究内容包括： 1.巯基-异氰酸酯点击聚合制备树莓状功能微球并探究其应用： 利用季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(PETMP)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)一步法点击分散聚合，制备单分散树莓状微球，探究树莓状形貌的形成原因及单体浓度对微球粒径、形貌的影响。 在树莓状微球表面包覆聚多巴胺(PDA)壳层，考察了所得粒子的抗菌性能；在巯基功能化树莓状粒子表面、包覆PDA壳层的粒子表面，原位还原负载了铂(Pt)纳米粒子。 2.巯基-异氰酸酯-烯三组分点击聚合制备功能微球并探究其应用： 常温碱催化环境下巯基与异氰酸酯、丙烯酸酯类缺电子烯烃均能进行点击反应，但异氰酸酯和烯烃互不反应。因此选用不同结构的缺电子烯来探究两种反应联合制备微球的通用性，采用一步、两步法反应，控制反应进程，制备了大小、形貌、玻璃化转变温度(Tg)可调控的功能聚合物微球。成功将一步法制备的纳米粒子制备了结构色。 利用非等摩尔官能团比投料制备了表面带有巯基(-SH)/异氰酸酯(-NCO)基团的点击微球，在此基础上制备了炔官能化微球。 选择丙烯酸酯类液晶分子：1,4-双[4-(6-丙烯酰氧基己氧基)苯甲酰氧基]-2-甲基苯(C6M)、4’-(6-(丙烯酰氧基)己氧基)联苯腈(CHA)作为第三组分与PETMP、IPDI进行点击聚合，制备了单分散的液晶点击微球。探究了液晶点击微球的光学手性转变，即在手性诱导剂诱导下液晶微球由非手性转变为手性。 3.表面原位巯基-异氰酸酯点击聚合制备超疏水织物： 首先在棉布表面进行原位的巯基-异氰酸酯点击聚合并通过非等摩尔比投料在棉布上接枝了表面含-NCO基团的点击聚合物粒子，进一步通过粒子表面-NCO基团与十八硫醇反应，形成了超疏水表面；所得棉布具有自清洁能力以及高效油水分离能力，分离效率达97%以上。 将上述基材表面改性方法拓展到尼龙网布、不锈钢丝网上，制备了疏水材料，为疏水、超疏水表面构造提供了一种简便、环保的新思路。
点击化学;多组分;分散聚合;树莓状粒子;功能微球;纳米粒子
北京化工大学
硕士
化学
刘莲英
2022
中文
O648.17
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）