聚合物磁性纳米粒子讲述.pptx

聚合物纳米微球的研究 讲解人： xxx 内容 一、聚合物纳米微球的简介 二、聚合物纳米微球的制备方法 三、聚合物纳米微球的应用 四、总结 一、聚合物纳米微球的简介 聚合物纳米微球是指直径在纳米级,形状为球形或者其它的几何形状的聚合物纳米材料或者聚合物复合纳米材料,其形貌一般包括实心球、空心球、多孔、哑铃型、洋葱型等,聚合物纳米微球也包括聚合物纳米微囊,微囊是指微球中间有一个或者多个微腔。 功能性聚合物纳米微球是一类重要的纳米粒子,它更着重于在分子的水平上设计聚合物的结构和性能,控制其尺寸大小和粒子的均一性一直是聚合物纳米微球关注的焦点,在分子水平上的设计使带功能基的聚合物纳米微球在具有纳米粒子表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应的同时带有功能基(如轻基、竣基、氨基、磺酸根等基团),所以其具有特定功能,如催化性质、光学性质、吸附性质及磁场、温度和pH响应性等 一、聚合物纳米微球的简介 高比表面积 微粒比表面积与粒径的关系由该公式表示:Sw=K/(ρD),Sw为比表面积(m2/g);K为形状因子,对于聚合物纳米微球来说,K=6;ρ为颗粒理论密度,D为颗粒平均粒径。因此,随着D值的变小颗粒的比表面积会显著增大。比表面积的增大使聚合物纳米微球的表面能和表面活性增大,需要物理或者化学吸附的方式来降低其表面能,这样聚合物纳米微球的表面就容易和其他原子进行反应。 量子尺寸效应 聚合物纳米微球尺寸如果下降或接近到激子波尔半径时,会产生费米能级附近的电子能及由准连续变为离散能级的现象,即受到量子尺寸效应的影响。对于纳米微球来说受量子尺寸效应影响最显著的性质是光学性能 小尺寸效应 聚合物纳米微球尺寸如果降到与许多物理特征长度(如德布罗意波波长、光波波长等)相当或者更小时,周期性边界条件会发生破坏,即会发生小尺寸效应,对聚合物纳米微球来说,受此效应其光学性能和化学活性会发生显著改变 二、聚合物纳米微球的制备方法 制备功能性聚合物实心纳米微球,直接用引发剂引发聚合使微球表面吸附有功能基(如磺酸根等) 1.有功能性单体参与共聚的乳液聚合,这种方法可以控制微球的粒径及粒径分布且功能基的接枝率比较高,所以为常用的方法 2.以聚合物为原料制备功能性聚合物纳米微球,这种方法除应用于天然高分子化合物的方法如乳化一固化法、单凝聚法、复凝聚法、喷雾干燥法和自乳化一固化法外,还有用有机反应修饰的方法修饰纳米微球的表面,这种方法路线较长,不易控制纳米微球的粒径及粒径分布,所以一般使用较少 制备功能性聚合物空心纳米微球一般有四种方法:模板法、自组装法、微乳液法和界面聚合法。这四种方法其原理不同且所制备的微球表面及空腔的表面性 能也各不相同 二、聚合物纳米微球的制备方法 有功能性单体参与共聚的乳液聚合 1.乳液聚合中采用反应性乳化剂(surfmer); 2.有亲水性单体作为助表面活性剂的无皂乳液聚合; 3.利用种子乳液聚合的方法制备核壳型的功能性聚合物纳米微球。这些功能性单体为纳米微球可以引入例如梭基、酞胺基、磺酸根、轻基等功能性基团 Watanabe等研究了可参与聚合的磷脂乳化剂,制备的微球被应用在酶固定方面 磷脂乳化剂 Ma与Fukutomi等使用氯甲基苯乙烯和用碘甲烷部分季铵化的聚4—乙烯基毗睫反应,得到带双键的反应性乳化剂,用于4—乙烯基吡啶的乳液聚合可得到稳定的聚4一乙烯基吡啶纳米微球,解决了4—乙烯基吡啶极性较强难以制备纳米微球的问题 二、聚合物纳米微球的制备方法 无皂乳液聚合 无皂乳液聚合是在乳液聚合的基础上发展起来的聚合方法,其特点是在聚合过程中使用少量亲水性单体代替乳化剂,在聚合开始阶段亲水性单体与疏水性单体共聚得到两性低聚物自由基,两性低聚物自山基的链长超过临界链长之后,就会从水相中沉淀并且成核,然后核间相互聚集成为稳定的成长微球,该微球持续吸取单体进行聚合,聚合期间成长微球的稳定性是靠微球表面亲水性单体和引发剂的亲水性基团来持的。 其制备的纳米微球单分散性好,表面一般带有亲水性功能基团-CONH2、-COOH、-OH、-NaO2等官能团 提高乳液稳定性和固含量是研究的重点。 种子乳液聚合的方法是先采用少量单体进行乳液聚合得到种子胶乳,然后将少量胶乳加入正式乳液聚合的配方,此配方中的功能性单体进入种子胶乳进行溶胀吸收自由基进行聚合,最终得到带有功能基的核壳型聚合物纳米微球 二、聚合物纳米微球的制备方法 二、聚合物纳米微球的制备方法 模板法 是在纳米颗粒模版表 面进行化学键合可聚合分子,进行聚合或交联,再蚀去模版,这是最常用的制备空心球的方法,文献中有大量的报道,一般来说模板可以是无机微球,聚合物微球,单体液滴,乳液滴,表面活性剂,气泡 聚电解质沉