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纳米材料的制备是当前研究热点之一,常规乳液聚合制备纳米级的聚合物乳胶还存在许多困难,残留的引发剂和乳化剂对胶乳产品质量的影响很大。本文将超声辐照聚合技术和可聚合表面活性剂的应用相结合,采用高反应活性的可聚合表面活性单体作为乳化剂、引发剂和功能单体,超声辐照乳液聚合制备高纯度、高性能的共聚物纳米胶乳。 本文采用一种具有高表面活性和反应活性的甲基丙烯酸类阳离子可聚合表面活性剂,甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(C12N+),通过超声辐照乳液聚合制备聚苯乙烯纳米胶乳。研究发现C12N+既是乳化剂又作为引发剂,同时可与单体发生共聚反应。通过自由基捕捉试验和气相色谱—质谱联用(GC—MS)分析,证实C12N+分子中烷基链与离子基团之间的弱键在超声波强烈的空化作用下断裂,产生初始自由基引发聚合反应,起到了引发剂的作用,使反应不外加化学引发剂也能进行。并且由于离子基团位于分子中间,C12N+分子有两处断裂活性点,使得其比通常的离子型表面活性剂具有更高反应活性及引发效率,大大提高了超声辐照乳液聚合的反应效率,使苯乙烯单体的转化率达到95%以上。对聚合反应各影响因素的研究结果表明,表面活性剂C12N+浓度增加、超声波输出强度增加、单体浓度减少、常温和适量的氮气流速均有利于提高单体转化率。 采用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、表面张力测试、透射电镜(TEM)等方法对C12N+/St超声辐照乳液聚合的产物进行了表征。结果表明,制得的聚合物是苯乙烯单体与C12N+的共聚物,分子量高达百万以上。随着C12N+用量的增加,C12N+的共聚组成提高,在乳