ps微球的制備.doc

聚苯乙烯(PS)微球的制備1330240050嚴(yán)邦鵬聚苯乙烯（PS）是一種熱塑性樹脂，由于其價(jià)格低廉且易加工成型，因此得以廣泛應(yīng)用。是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物，具有高于100的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來制作各種需要承受開水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等，國內(nèi)需求旺盛。當(dāng)然，這么一個(gè)爛大街的材料，也沒什么好說的，無論是性能還是制備方法，或者應(yīng)用前景，百度肯定比我全，我主要講的是微球的制備，這是我在實(shí)驗(yàn)室接觸的最主要材料，是用作納米材料的模板，也是光子晶體的主要材料。單分散聚苯乙烯（PS）微球因具有高度的單分散性、理想的球狀外形、粒徑大小可控及表面電性，從而有著非常廣泛的應(yīng)用。尤其是在光子晶體的概念提出以后，單分散PS微球更是成為組裝膠體晶體的關(guān)鍵因素。在光子晶體的制備方面，單分散聚合物微球有著極其獨(dú)特的優(yōu)勢。目前在制備光子晶體方面應(yīng)用最廣泛的是PS微球及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球。光子晶體是指由兩種或兩種以上具有不同折射率的材料在空間按一定的順序排列所形成的周期性結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)光子晶體的周期性結(jié)構(gòu)所形成的光子帶隙與可見光的頻率相匹配時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)對可見光的衍射。光子帶隙的位置和寬度是由材料的折射率和晶格間距來決定的，所以通過調(diào)節(jié)光子晶體晶格參數(shù)即可有效實(shí)現(xiàn)對可見光衍射的調(diào)控。其中膠體晶體是最常見的一種光子晶體。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，制備PS微球的方法眾多，但比較起來，操作簡便且成熟的方法主要有分散聚合法、乳液聚合法以及無皂乳液聚合法。分散聚合法和乳液聚合法在制備過程中因需加入分散劑或乳化劑，不僅造成一定的環(huán)境污染而且也會在微球乳液中殘留，難以除去，從而限制其應(yīng)用。而無皂乳液聚合法因其在制備單分散性良好的聚合物微球方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，而倍受人們的關(guān)注。無皂乳液聚合是一種用于制備單分散聚合物微球的新型乳液聚合方法。在該反應(yīng)體系中含有微量乳化劑或不含乳化劑。乳液的穩(wěn)定性主要是靠引發(fā)劑分解產(chǎn)生的帶電碎片離子以及低聚物的共同作用實(shí)現(xiàn)的。為了提高無皂乳液聚合的穩(wěn)定性，有時(shí)也會在聚合過程中引入親水性共聚單體等。無皂乳液聚合較傳統(tǒng)聚合法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（i）制得的聚合物微球表面潔凈，無需后續(xù)處理即可應(yīng)用；（ii）不使用乳化劑，生產(chǎn)成本低，污染??；（iii）所得微球粒徑分布窄、球形度好、且粒徑范圍可在納米到微米間調(diào)控，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。無皂乳液聚合法已成為制備聚合物微球的一種行之有效的方法，也越來越受到研究者們的親睞。但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，無皂乳液聚合法制備的微球聚合性較差，無法形成有序結(jié)構(gòu)，所有為了提高球的親水性，需要引入羧基，實(shí)驗(yàn)中用過加入丙烯酸（）改性，可增強(qiáng)微球的表面結(jié)合力，但同時(shí)為了不影響微球的單分散性，丙烯酸（）的用量不能超過苯乙烯單體的。在此比例以下，用量越大，分散性越好。同時(shí)在其它量保持不變的情況下，苯乙烯的用量在一定的范圍內(nèi)時(shí)，微球的粒徑能保持良好的單分散性，且在 苯乙烯的量占單體總量的比值稍大時(shí)，微球的單分散會更好。從圖 A 中可以看出，多分散系數(shù)較大的 PS 微球，其粒徑范圍很寬，大球和小球之間粒徑相差很大，大球幾乎是小球的幾十倍甚至上百倍，這種微球根本無法進(jìn)行自組裝形成排列良好的膠體晶體。從圖 B 中，可以看到，多分散系數(shù)較小的 PS 微球，其粒徑大小極其均一，并能自發(fā)組裝形成有序結(jié)構(gòu)，對于制備規(guī)則有序的膠體晶體非常有利，所以微球的良好單分散性是制備高質(zhì)量膠體晶體的必要條件。基于單分散聚合物微球所獨(dú)有的優(yōu)良性能，其用途非常廣泛，涉及諸多領(lǐng)域。光子晶體只是其中的一種用途： （1）在分析化學(xué)中的應(yīng)用 單分散聚合物微球可用作色譜柱填料。適當(dāng)粒徑和特定識別功能可以大大提高其分離效果和檢測精度。 （2）在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 單分散聚合物微球具有高效吸附及分離性能，可用作固相萃取的填料，實(shí)現(xiàn)對水體或自然界中某特定污染物的富集、分析與分離。（3）在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中的應(yīng)用 基于單分散聚合物微球極小的粒徑偏差，可以用作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量物質(zhì)。在電子工業(yè)檢測中可作為標(biāo)準(zhǔn)物，還可用于電鏡、顯微鏡以及粒徑測定儀等的標(biāo)準(zhǔn)粒子。 （4） 在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，聚合物微球可用于藥物載體、生物分離、免疫檢測、流式細(xì)胞術(shù)以及液相生物芯片技術(shù)等方面。（5） 在電子信息工業(yè)中的應(yīng)用 單分散聚合微球還可用作液晶片之間的間隔材料。將其放在晶片之間，可以精確控制和保持間距，