论文部分内容阅读
软物质丰富的化学、物理内涵和广泛的应用前景引起越来越多学者的兴趣,已成为重要的前沿领域。软物质包含的范围十分广泛,本文将重点对中空胶体微粒及其平面和微球表面限域自组装材料进行了相关的研究工作。首先,利用延迟滴加交联剂二乙烯基苯(DVB)的无皂乳液聚合反应制备了亚微米尺寸的单分散核壳型苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(PS-DVB)微球,通过溶剂(CCl4)刻蚀未交联的聚苯乙烯(PS)核得到中空微球,溶剂的挥发致使中空球凹陷得到凹陷的PS-DVB胶囊微粒。本节通过简单地改变实验条件可以实现PS-DVB胶囊微粒的形貌控制,即改变PS-DVB微球中DVB的含量,得到了一系列不同形貌(碗状、蘑菇状、多面凹陷等)的PS-DVB胶囊微粒。此外,我们采用分散聚合反应,通过改变引发剂用量、分散剂的种类等条件,制备了不同尺寸的微米级PS微球。其次,在成功制备单分散的碗状PS-DVB胶囊基础上,探索了碗状PS-DVB胶囊在平面基底上通过自组装构筑多孔结构的途径,开辟了制备多孔聚合物膜的新方法。实验发现,多孔膜中孔的尺寸、结构和排列形式强烈依赖于碗状PS-DVB胶囊微粒结构和形貌、溶剂及温度条件,这为实现以碗状微粒构筑多孔膜的精确控制奠定了基础。由于在这种有序阵列中碗状具有较好稳定性,每一个“碗”都可以作为独立的纳米反应器或容器进行化学反应或承载化学物质。同时,本节以亚微米PS-DVB胶囊为构筑单元在毛细作用力驱动下自组装到PS模板微球上,形成了球形自组装二级结构。通过改变PS模板微球的粒径大小可以制备出不同尺寸的球形自组装结构。这种组装结构是一种周期排列的超球形结构,完全不同于胶体微粒的二维、三维结构,因而可以应用于更广阔的领域,例如,由于其粗糙的表面结果可以应用与疏水表面的构筑等。最后,鉴于球形自组装结构中组装单元之间弱的相互作用而造成的未来应用中稳定性不够的问题,本节采用超临界流体技术对制备的球形自组装微结构进行了稳定化处理,首次将超临界CO2“焊接”技术引用到球形自组装微结构的稳定化处理中。由于交联的PS-DVB胶囊在超临界CO2中的链段运动要比未交联模板PS微球的链段运动困难的多。因此,将制备的球形自组装结构在超临界CO2中处理,可以实现对模板PS微球进行选择性塑化,从而使PS-DVB胶囊构筑单元“焊接”在甚至镶嵌入模板PS微球表面。同时,由于PS-DVB胶囊与PS微球界面处聚合物分子之间的物理接触大大增加,这使构筑单元与模板之间作用力增强,进而使球形自组装微结构稳定性增强。通过借助超临界CO2在低温下对微球的稳定性“焊接”为制备某些异性材料的探索了一种新方法。这种方法不仅可以推广应用调控其他类型球形限域组装结构(自组装胶体微珠、胶囊微粒等)的性能参数,还可以用来制备核壳型实心或中空微球、两面体微球等。因此,超临界CO2熔接技术应用于球形自组装结构将更具一定的生产及科研价值。