超临界二氧化碳中的光聚合研究

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超临界流体是指温度和压力处于该物质临界点以上,气液界面消失,既具有类似液体的性质,同时又保留气体部分性能的流体。超临界流体具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数,气体一样的低粘度和高扩散系数。超临界流体的物理性质可以通过改变温度和压力进行连续调节,特别是在临界点附近,温度和压力的微小变化会显著地影响其密度、粘度、介电常数、扩散系数和溶剂化能力等。超临界二氧化碳不但无毒、不可燃、价廉,而且其临界条件(31.06℃,7.39 MPa)易于实现,并处于许多有机化学反应的温度范围之内,作为化学反应替代溶剂更有利于控制反应过程。光聚合技术具有节能、环境友好、条件温和、调控性好等优点,是一种公认的“绿色”技术。本文将光聚合技术与超临界流体技术这两种“绿色”技术的优势结合起来,可以实现反应条件温和、聚合速度快、有机溶剂使用量和排放量小、反应产物不含表面活性剂、后处理简单且所制备的微球粒径、形态可控。主要工作如下:1、通过对分别在气态二氧化碳、液态二氧化碳、超临界二氧化碳中进行的光聚合反应的比较,验证反应氛围对聚合反应及聚合产物的影响。结果表明,可以在超临界二氧化碳氛围中得到光聚合产物。通过红外光谱分析验证了不饱和双键的加成反应;利用光学显微镜观测到产物的微观形貌为球状,且尺寸分布均一;利用扫描电子显微镜观测到产物的尺寸大致分布在0.1-100μm;2、选择合适的光引发剂,促成在超临界二氧化碳氛围中的光聚合反应,并分析光引发剂种类及用量对产物的影响。超临界二氧化碳光聚合法适用的光引发剂为TPO,其用量为3wt%时最佳;3、验证反应温度及反应压力对超临界二氧化碳光聚合产物的微观形貌及尺寸分布的影响,即温度升高,产物微球的尺寸变小;压力升高,产物微球的尺寸变大;4、研究助溶剂的种类对超临界二氧化碳光聚合反应制备的产物的粒径分布及微观形貌的影响,即助溶剂的极性不同,超临界二氧化碳光聚合得到的产物的粒径分布不同。助溶剂的极性越强,其在超临界二氧化碳中的溶解度越小,反溶解入超临界二氧化碳相中的反应原料越少,反应原料分布不均匀,从而产物微球的粒径分布相对较宽;5、研究反应单体浓度对超临界二氧化碳光聚合制备的产物的粒径分布及微观形貌的影响,即反应单体浓度越大,产物粒径越大、粒径分布越宽。
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