纳米材料的制备与研究是当前研究热点之一,乳液聚合制备纳米级、均匀分散的聚合物乳胶粒还存在许多困难。本文应用新型乳化剂和新聚合技术,采用可聚合表面活性剂作为乳化剂和引发剂,研究了超声辐照乳液聚合制备高分子量的功能型共聚物纳米粒子。 超声辐照乳液聚合的引发机理一直存在争议,至今没有定论。本文详细研究了超声辐照乳液聚合各种可能的引发机理,讨论了在同等反应条件下溶剂、单体、不同种类表面活性剂对反应的影响。研究发现只有离子型表面活性剂在超声辐照下产生的自由基才能有效引发反应,得到较高的单体转化率,而单体、水或非离子表面活性剂分解产生的自由基即使存在,也不能有效地引发反应。离子型表面活性剂中,烷基链长对超声辐照乳液聚合反应影响较小,而离子基因的影响非常明显。自由基捕捉试验和气—质联用分析证明了超声辐照下离子型表面活性剂的断链位置是在长链烷基与氮原子相连的键。 在超声辐照乳液聚合中,首次应用一种离子型可聚合表面活性剂马来酸酐衍生物磺酸钠(M12),它既是乳化剂又作引发剂,同时可与单体发生共聚反应,制备含表面活性功能基团的共聚物纳米胶乳。本文详细研究了苯乙烯—M12和丙烯酸丁酯—M12两个反应体系。对该聚合反应影响因素的研究结果表明,表面活性剂M12浓度增加、超声波输出功率增加、温度升高、加快氮气流速和单体浓度减少都有利于提高单体转化率。通过FTIR、重量法计算分析表明制得的聚合物是单体与M12共聚物,且随M12加入量的增加,M12共聚组成提高。用凝胶渗透色谱、透射电镜对超声辐照乳液聚合产物的分子量、乳胶粒形貌和大小进行了表征,发现得到的是高分子量(>10~6)的聚苯乙烯共聚物纳米粒子,粒径为15-45nm,分布较窄,乳胶粒径随M12加入量