孔徑均一的環(huán)氧樹脂多孔材料的制備及其在膜乳化技術(shù)中的應(yīng)用

1、孔徑均一的環(huán)氧樹脂多孔材料的制備及其在膜乳化技術(shù)中的應(yīng)用 膜乳化是可制備單分散乳液的獨(dú)特技術(shù)。 多孔膜作為膜乳化技術(shù)的一個(gè)核心 部件, 對(duì)膜乳化結(jié)果有著重要影響。其中膜孔大小、膜孔徑分布、膜孔類型、膜 孔隙率以及膜表面性質(zhì)均是影響膜乳化結(jié)果的關(guān)鍵因素。SPG(shirasu porous glass) 膜是目前膜乳化技術(shù)中最常用的膜件 , 但其表面 親水且不耐堿,因此在W/0體系和堿性體系的應(yīng)用中受到限制。針對(duì)這一問題，本論文提出利用反應(yīng)誘導(dǎo)相分離法 , 可控制備具有三維雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu) , 疏水 且耐堿的環(huán)氧樹脂多孔材料 ,并應(yīng)用于膜乳化技術(shù)中 ,滿足膜乳化技術(shù)發(fā)展的需 求。本論文主要研究內(nèi)

2、容如下：(1)以E-51型環(huán)氧樹脂(DGEBA作為反應(yīng)單體，4,4 ' -二氨基二環(huán)己基甲烷(DDCM作為交聯(lián)劑,聚乙二醇200(PEG200,P)和N,N-二甲 基甲酰胺(DMF,D)分別作為不良溶劑和良溶劑，利用反應(yīng)誘導(dǎo)相分離法制備環(huán)氧 樹脂多孔(EP)材料。圍繞DGEBA/DDCM/P DGEBA/DDCM/P兩個(gè)體系，系統(tǒng)研究了環(huán)氧樹脂體系 等溫和非等溫固化動(dòng)力學(xué) , 考察了體系固化過程中熱焓與模量的變化規(guī)律。利用 光學(xué)顯微鏡(0M)和掃描電鏡(SEM分別觀察了不同相分離途徑和最終形成的相結(jié) 構(gòu)。通過對(duì)DGEBA/DDCM/P DGEBA/DDCM/P-D個(gè)體系準(zhǔn)相圖的構(gòu)建，對(duì)

3、體系相 結(jié)構(gòu)演化規(guī)律進(jìn)行了闡釋。(2)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)EP材料相結(jié)構(gòu)的調(diào)控，即獲得具有雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu)的 EP 材料, 研究了環(huán)氧樹脂體系反應(yīng)誘導(dǎo)相分離過程中關(guān)鍵因素 (致孔劑濃度、不良溶 劑分子量、良溶劑種類和濃度、單體與交聯(lián)劑的質(zhì)量比和溫度 )的影響規(guī)律,并結(jié)合相圖對(duì)相結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了闡釋。 (3) 進(jìn)一步對(duì)雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu)的孔徑 大小進(jìn)行了調(diào)控 ,考察了各影響因素 (致孔組分濃度和組成、 反應(yīng)組分組成和反應(yīng) 溫度)對(duì)EP材料孔徑的影響以及在孔徑調(diào)控過程中，EP材料玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)和 熱分解溫度 (Td) 的變化情況。 利用響應(yīng)面優(yōu)化法 , 定量分析了體系組分組成對(duì) EP 材料孔徑的影響

4、。通過優(yōu)化制備得到了孔徑范圍為 0.5-15卩m,具有雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu)的EP 材料。為了進(jìn)一步拓寬雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu)的孔徑范圍 , 針對(duì)反應(yīng)誘導(dǎo)相分離過程 中存在的二次相分離現(xiàn)象進(jìn)行了初步研究。研究和探討了 EP材料的成型工藝， 利用改進(jìn)后的車床法制備出了適用于膜乳化裝置的管狀膜和平板膜。(4)將硅烷偶聯(lián)劑KP-18C和硅樹脂聚甲基硅倍半氧烷 GRT-350修飾后的SPG 膜用于W/O體系中，發(fā)現(xiàn)使用3-4次后，修飾層出現(xiàn)不同程度的脫落。與SPG膜不 同,EP膜材表面疏水(CA=130° ),可直接用于 W/O乳液的制備。同時(shí)EP膜材具有 三維雙連續(xù)貫通孔結(jié)構(gòu) , 窄孔徑分布 (C.V

5、.=19.9%) 和高孔隙率 (57.91%,v/v) 。首次將自制的EP膜用于膜乳化技術(shù)的 W/O體系中,成功制備出了粒徑均一的 瓊脂糖微球(d=16.53卩m,C.V.=11.8%)和海藻酸鈣微球(d=0.56卩m,C.V.=11.4%)。 當(dāng)用于堿性體系時(shí)，無論是KP-18C還是GRT-350修飾后的SPG膜,均無法制備 出粒徑均一的W/O乳液。與SPGI不同,EP膜材具有較強(qiáng)的耐堿性(耐受1MNaOH)將EP膜用于堿性體系，成功制備出了尺寸均一的小粒徑葡甘聚糖(KGM微球 (d=7.47卩m,C.V.=15.35%),拓寬了膜乳化技術(shù)的應(yīng)用范圍)由于較大的界面張力 和沉降速度，在交聯(lián)過程中KGM乳液易發(fā)生絮凝和聚并)通過對(duì)表面活性劑用量、 KGM漿液黏度、油相組成及交聯(lián)劑加入方式的優(yōu)化，有效提高了乳液穩(wěn)定性，緩解 了交聯(lián)過程中的絮凝和聚并現(xiàn)象)本論文系統(tǒng)考察了環(huán)氧樹脂體系反應(yīng)誘導(dǎo)相分離過程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和相 分離動(dòng)力學(xué) , 分析了關(guān)鍵因素的影響規(guī)律和機(jī)制。制備出了孔徑均一、孔徑大小 可控、具有三維