苯乙烯衍生物單體的合成及其在功能性聚合物微球制備中的應用研究.pdf

1、功能性聚合物微球由于在建材、催化負載以及生物醫(yī)藥等領域具有廣闊的用途，近年來引起了人們廣泛的關注。通常制備功能性聚合物微球的方法有兩種：一種是首先通過乳液聚合或分散聚合制備聚合物微球，然后再通過化學修飾接枝上功能性基團制備功能性聚合物微球；另一種是利用功能性單體與主體單體的共聚合反應制備功能性聚合物微球。前一種方法需要兩步或多步，制備過程繁瑣，后者制備過程簡單，是制備功能性聚合物微球的常用方法。因此，針對于功能性單體的開發(fā)及在功能性聚合

2、物微球制備中的應用，一直是該領域的研究重點。本論文旨在設計開發(fā)新型苯乙烯衍生物功能性單體，并研究其在功能性聚合物微球制備中的應用。具體地講，本論文包括以下兩個方面的內(nèi)容：
　　(1)多級結構聚合物微球的制備及其表面超疏水性質研究。受“荷葉效應”的啟發(fā)，人們對超疏水表面的研究興趣也日益濃厚。本文中我們通過模擬荷葉表面的微/納結構，利用二元粒子之間的高效偶聯(lián)反應制備出具有多級結構的聚合物微球，并研究該多級結構聚合物微球表面的超疏水性質

3、。為此，我們首先通過分散聚合的方法，制備了均勻分散聚苯乙烯-co-聚4-氯甲基苯乙烯(PS-co-PCMS)微球，TEM表征結果顯示合成的PS-co-PCMS微球的平均尺寸為800 nm。利用4-氯甲基苯乙烯與戊二酮之間的親核取代反應合成出了4-乙烯苯基-2,4-戊二酮功能單體(VPD)。以VPD單體與St為聚合單體，采用乳液聚合的方法，通過調節(jié)表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的量，合成了三種具有不同尺寸的含有β-二酮基團的聚苯乙烯-

4、co-聚4-乙烯苯基-2,4-戊二酮(PS-co-PVPD)納米顆粒，其粒子尺寸分別為：90 nm、150 nm和220 nm。利用PS-co-PCMS聚合物微球表面的氯甲基基團與PS-co-PVPD納米粒子表面的β-二酮基團之間的親核取代反應，成功地制備具有不同微/納比的多級結構聚合物微球。以合成的多級結構聚合物微球為基體材料，將其均勻涂覆于潔凈的玻璃板表面，通過接觸角實驗研究該表面的超疏水性質。當表面納米粒子PS-co-PVPD的尺

5、寸小于150 nm時，所制備的多級結構聚合物微球的表面顯示出超疏水的性質(表面水接觸角大于150o)。隨著多級結構聚合物微球表面上的納米粒子尺寸的增大，PS-co-PCMS微球表面的覆蓋度逐漸降低，多級結構聚合物微球表面的粗糙程度下降，對應的多級結構聚合物微球表面的接觸角減小。
　　(2)一步法合成表面含季銨鹽基團功能性核殼聚合物微球及其抗菌性能研究。含季銨鹽基團的高分子抗菌劑由于其具有易與細菌分離、耐酸堿、使用方法安全、易加工、

6、無污染等優(yōu)點，被廣泛應用于水處理、日常用品、涂料及醫(yī)用材料等領域。然而，目前制備表面含有季銨鹽基團的核殼結構聚合物微球的報道還不多見。本文中，我們通過設計合成了一種新型表面活性劑單體N-4-乙烯苯基-N,N-二乙胺鹽酸鹽(VEAH)，利用VEAH與苯乙烯單體的無皂乳液聚合，“一步法”合成了具有核殼結構的聚苯乙烯-co-聚N-4-乙烯苯基-N,N-二乙基胺鹽酸鹽(PS-co-PVEAH)聚合物微球?；赩EAH單體的表面活性以及合適的聚合

7、反應速率和親水性，VEAH單體的乳液聚合中既充當共聚單體，同時起到表面活性劑的作用。這導致乳液聚合過程中VEAH單體與St單體在油/水界面上發(fā)生共聚反應，形成的寡聚物逐漸沉積在聚苯乙烯膠體核的表面，從而形成核殼結構聚合物微球。研究表明，形成的核殼結構聚合物微球的平均直徑、核半徑以及殼層厚度可以通過控制聚合過程中St單體與VEAH單體的質量比進行精確調控。由于PS-co-PVEAH核殼聚合物微球表面含有大量季銨鹽基團，我們分別選取革蘭氏陰

8、性細菌大腸桿菌和革蘭氏陽性細菌金黃色葡萄球菌為典型細菌，考察了PS-co-PVEAH核殼聚合物微球的抗菌性能。結果表明，PS-co-PVEAH核殼聚合物微球的抗菌性能表現(xiàn)出尺寸依賴性，在保持表面季銨鹽含量一致的條件下，PS-co-PVEAH核殼聚合物微球的平均直徑越小，其抗菌活性越高。這主要是由于PS-co-PVEAH核殼聚合物微球尺寸越小，其比表面積越大，增大了聚合物微球與細菌細胞膜的接觸幾率，從而提高抗菌活性。
　　本論文致力