基于两步沉淀聚合的功能性聚合物微球及其应用

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本文创新性地将反向原子转移自由基聚合(ATPP)引入到传统沉淀聚合体系,通过两步沉淀共聚合制备出窄分布、高交联度、表面带有ATRP引发基团的“活性”聚(苯乙烯-co-二乙烯苯)[P(St-co-DVB)]聚合物微球。通过对聚合参数(包括第一阶段的反应时间,AIBN的量、单体浓度和聚合时间)进行研究,发现这些因素会影响微球形貌。与传统沉淀聚合比较发现反向ATRP的引入有助于制备粒径分布均匀、表面光滑的微球。通过对反应底物进行拓展,证明两步沉淀聚合有较好的通用性。最后,通过表面引发ATRP制备聚(苯乙烯-co-二乙烯苯)-g-聚丙烯酰胺[Poly(St-co-DVB)-g-PAM]微球,证明了微球表面的“活性”。  基于两步沉淀聚合法制备了带有ATRP引发基团的“活性”聚(苯乙烯-co-二乙烯苯)[P(St-co-DVB)]聚合物微球,然后采用表面引发ATRP法来制备聚(苯乙烯-co-二乙烯苯)-g-聚[P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA]功能性聚合物微球。最后将P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA微球进行季铵化反应。采用SEM、TEM、FT-IR、XPS对功能性微球形貌和结构进行表征。结果表明,通过表面引发ATRP成功在微球表面接枝了PDMAEMA,微球的平均直径为2.13μm,季铵化之后的微球对大肠杆菌有很好的抑制作用。  基于两步沉淀聚合制备了功能性微球P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA,并以此为模版,利用PDMAEMA中的N与AgNO3中的Ag+的配位作用原位形成负载纳米Ag的高分子微球Ag@P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA。采用TEM、TGA、XRD等手段对Ag@P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA微球形貌和结构进行表征。结果表明,制备了Ag纳米颗粒平均直径为20nm,微球表面负载的Ag的质量分数为22%。最后以腈基水解作为模版反应,探究了载Ag微球的催化性能和回收再利用性能。4%mol的Ag@P(St-co-DVB)-g-PDMAEMA微球,反应5h后,苯甲酰胺的收率为63%,回收5次后,催化苯甲腈水解的收率仅下降到50%。但随着回收次数的增加,10次后,催化苯甲腈水解的收率下降到23%。
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