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功能性聚丙烯酰胺类微球的制备方法 |
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功能性聚丙烯酰胺类微球的制备方法 |
| 近年来,以丙烯酰胺为主更单体制备的功 能性聚合物微球具有较好的水溶性、高的反应活性以及在体外较低的毒性,可以被賦予不同的性能如温敏性、磁性和pH值响应性等,被广泛应用于高效催化、生物工程、药物释放等领域。最近,又有研究者将聚丙烯酰胺接枝到无机纳米撖粒上,形成有机-无机复合揿球，这种微球既有效地结合了有机材料的柔性和无机材料的刚性,又避免了无机纳米微粒的团聚,可以应用于电学、磁学、热学和光学等领域，其应用得到进一步扩雇。本文就功能性聚丙烯酰胺类微球的最新研究进展和放望综述如下。 |
| 1.功能性聚丙烯酰胺类微球的制备方法 |
| 早期制备功能性聚丙烯酰胺类微球的方法主要有悬浮聚合法和乳液聚合法。这两种聚合方法理论比较成熟，但由于用劲大里的乳化荆和其它表面活性剂,容易将杂质引人反应体系，降低体系的稳定性，且得到的微球单散性差。随后出现的分散聚合和无皂乳液聚合能够提离体系的稳定性且操作方便。目前,研究者对无皂乳液聚合法进行了改进，出现了超声波无皂乳液聚合法、紫外光引发无皂乳液聚合法以及微波加热无皂乳液聚合法等方法来制备聚丙嫌酰胺类微球。以下针对这些方法逐一论述。 |
| 1.1分散聚合 |
| 分散聚合是20世纪70年代由英国ICI公司最先提出,是一种恃殊的沉淀聚合即糌单体、引发刑、分敢剂等溶解在反应介质中形成均相体系,聚合初期形成的聚合物能溶于介质， 伹当聚合物链长达到一定程度后,聚合物便从反应介质中沉析出来,稳定地分散于介质中,形成类似于聚合物乳液的分散体系。所制得的微球粒径分布窄，且粒径单分敢。在分敢聚合中分敢剂的选择是分敢聚合成败的关键。Ye等以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，丙烯酰胺为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，在乙醇/水反应体系中制备了离单分敢性的聚丙烯酰胺微球，微球的粒径分布在0.3-1.0之间。结国表明:微球粒径随着引发剂和单体浓度增加而增加，随着分散剂浓度、聚合温度和反应介质极性的降低而减小。 |
| 1.2无皂乳液聚含 |
| 无皂乳液聚合是在传统乳液聚合方法的基础上发展起来的。由于乳液聚合时所添加的乳化剂残留在微球表面，彩响微球的性能。因此研究者提出在聚合体系中不加乳化剂或只加微量乳化剂而实现聚合(其浓度小于临界胶束浓度CMC)。《著对无皂乳液聚合的深人研究,又提出了超声波无皂乳液聚合法、紫外光引发无皂乳液聚合法以及微波加热无皂乳液聚合法等。 |
| 1.2.1超声波无皂乳液聚合法:超声波通过液 |
| 体介质时,当超声波频率在10的4次方-10的9次方时会有大童的小气泡形成,随后气泡变大、消失，整个过程只有几微秒,此现象被称为超声波气穴现象。这种现象能够使得局部的祖度髙达5000K局邢的压力达5.065乘以10的7次方Pa,突然升湯和降温的速率能超过10的9次方K/s,介质中的一些分子能够产生自由基,从而引发单体聚合,即超声波无皂乳液聚合法。相对于传统的无皂乳液聚合,该方法不需要化学引发剂,同时能够加快聚合反应,提高单体转化率。Yin等人比较了传统的无皂乳液聚合和超声波无皂聚合。以丁基丙烯酸脂、苯乙烯和丙烯酰胺为单体,在传统的无皂乳液聚合中选择过硫酸钾为引发剂,在超声波无皂聚合中选用NA2S04作为无机盐，不另添加化学引发剂。最后发现传统的无皂乳液聚合制得的微粒粒径大约为140nm,而超声波无皂乳液聚合制备的粒径大约为80nm;在相间的单体转化率的条件下，由超声波引发的无皂乳液聚合所需时间比传统的无皂乳液聚合的短。 |
| 1.2.2紫外光扔发无皂乳液聚合法 |
| 紫外光引发聚合利用紫外光的照射，在很短的时间内就 会产生大量自由基从而引发单体聚合。可 在较低温度下进行且聚合反应速度快，同时也不需要化学引发剂。Sun等人在室温条件下通过光化学法在无皂乳液聚合体系中,第一次制备了粒径可控的核次聚丙烯酰胺(PAM) 磁性纳米凝胶微粒。将0.1mol/dn的3次方单体丙烯酰胺(AM)和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酸胺加到含有Fe304纳米微粒的反应容器中，通氮气,搅拌速率400r/min,反应温度25摄氏度,用距容器20cm处的500W的氙灯照射引发(10h) 反应,制得了PAM包覆Fe3o4的凝胶微粒，拥得磁性凝胶微粒的粒径大约为78nm,多分敢系数是0.217。 |
| 1.2.3微波加热无息乳液聚合法 |
| 微波加热无皂乳液聚合法以微波为加热源,具有反应速率快、选择性高和产率离等优点。Yi等比较了传统加热法和微波加热法制备的聚(苯乙烯-co-N-异丙基丙烯酰胺)单分敝性聚合物微球。两种反应体系的反应物含量相同,在氮气的气氛下,拢拌反应。唯一不同的是:一种用传统的加热法加热到70摄氏度,另一种先用650W功 率的微波辐射90S使反应体系快速达到引发温度70摄氏度,再在130W的微波辐射功串下维持在70摄氏度。最后发现:用微波辐射的无皂乳液聚合制备的微球粒径分布在100nm-130nm之间,比传统加热无皂乳液聚合法所制备的微球粒径小、粒径分布窄。此外，徽波加热无皂乳液聚合法制备的微球还具有温敏性:当温度从25摄氏度：增加到40摄氏度时，聚合物微球的粒径降低。 |
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