三聚氰胺甲醛微球的制备及其与SiO2复合制备空心、多孔微球

论文摘要

近年来,运用“复合技术”将有机高分子与无机粒子复合制得有机／无机复合粒子,并在此基础上应用模板法制备空心结构和多孔结构的微球材料受到了人们越来越多的关注与重视。本论文结合sol-gel法、喷雾干燥法、聚合包覆法制备了三聚氰胺甲醛（MF）/SiO2复合材料,并进一步经由模板法制备出了具有中空或多孔结构的微球材料,并对其中某些产物做了应用性的初步研究。论文中涉及的主要工作归纳如下：（1）采用普通水浴加热、微波及超声辐射三种不同的反应诱导方法制备了单分散的三聚氰胺甲醛（MF）微球,对三种反应方法所得微球的形貌及粒径大小进行了对比,发现超声辐射条件下制得的MF微球单分散性较好且表面光滑,微波辐射也能快速促使反应发生,但所得微球表面较粗糙,结合微波辐射和超声辐射的特点,对反应结果进行了分析；同时研究了预聚物浓度、pH值、分散剂、反应温度、反应时间等因素对生成的MF微球的粒径大小及其分布的影响,并对三种反应条件下所得MF微球在盐酸中的溶解性进行了对比研究,结果表明：当所得MF微球的交联度较低时,可以溶解于pH<2.0的盐酸,因此可用作酸性条件下的药物控释载体和制备空心微球的模板。（2）以MF微球为模板,CTAB作为介孔导向剂,通过溶胶-凝胶法制备出了具有介孔结构的Si02空心微球。制得的样品粒径在1～2μm之间,并且拥有较高的比表面积,均匀的孔径和较高的孔容；通过TEM、SEM、BET等测试手段表明：样品的粒径和比表面积随着TEOS/MF配比的升高而逐渐增加,但是当配比升高到1：1以上时,样品易出现团聚。对其进行吸附测试表明,这种材料表现出了很好的吸附性能。（3）采用喷雾干燥法来制备MF/SiO2复合微球并通过煅烧除去MF得到二氧化硅空心微球。通过改变MF与Si02的配比,观察其对所形成二氧化硅空心微球的形貌和尺寸的影响,利用扫描电镜进行形貌表征,将不同合成条件下所得结果进行比对并从中找出规律,为二氧化硅空心微球的可控合成提供借鉴。（4）利用三聚氰胺与甲醛之间的缩聚反应诱导二氧化硅溶胶聚集的方法首先制得三聚氰胺甲醛树脂（MF）／二氧化硅复合微球,然后经过固化、高温炭化、HF酸刻蚀模板后,成功制得了具有较高比表面积(高达1350m2/g和均一孔径（25nm）的介孔炭微球材料；我们在实验中详细考察了MF与二氧化硅溶胶的配比关系对制备的介孔炭微球的结构和电化学性能的影响。对其相关电化学测试表明,这种材料表现出了很好的电容性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单分散高分子微球的制备
• 1.2.1 分散聚合背景
• 1.2.2 分散聚合的机理
• 1.2.3 分散聚合的影响因素
• 1.3 超声辐照聚合制备单分散高分子微球
• 1.3.1 超声反应原理
• 1.3.2 超声辐照用于聚合反应的研究进展
• 1.4 微波辐照聚合制备单分散高分子微球
• 1.4.1 微波反应原理
• 1.4.2 微波辐照用于聚合反应的研究进展
• 1.5 有机/无机复合微球的制备
• 1.5.1 物理法制备有机/机复合微球
• 1.5.2 化学法制备有机/无机复合微球
• 1.6 模板法制备空心微球
• 1.6.1 溶胶-凝胶法
• 1.6.2 逐层自组装法
• 1.6.3 其它方法
• 1.7 模板法制备多孔材料
• 1.7.1 无机模板法
• 1.7.2 有机模板法
• 1.8 研究思路
• 1.9 创新点
• 第二章 不同方法合成MF微球的比较研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 三聚氰胺甲醛微球的合成
• 2.2.4 分析测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 MF微球的形貌及粒径大小
• 2.3.2 聚合动力学
• 2.3.3 影响MF微球的形貌的因素
• 2.3.4 微球在盐酸溶液中的可溶性测定
• 2.4 本章小结
• 第三章 以MF微球为模板制备中空介孔二氧化硅微球
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 二氧化硅空心微球的制备
• 3.2.4 分析测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外光谱分析
• 3.3.2 电镜分析
• 3.3.3 热失重分析
• 3.3.4 氮气吸附/脱附分析
• 3.3.5 TEOS用量的影响
• 2微球的形成机理'>3.3.6 中空SiO₂微球的形成机理
• 3.3.7 二氧化硅空心微球对亚甲基蓝的吸附能力
• 3.4 本章小结
• 第四章 喷雾干燥-自组装制备中空二氧化硅微球
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 2空心球制备'>4.2.3 SiO₂空心球制备
• 4.2.4 测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 红外光谱分析
• 4.3.2 电镜分析
• 4.3.3 热失重分析
• 2溶胶用量的影响'>4.3.4 SiO₂溶胶用量的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 以二氧化硅溶胶为模板制备介孔炭微球及其作为超级电容器方面的应用
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 多孔炭微球的制备
• 5.2.4 分析测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 红外光谱分析
• 5.3.2 电镜分析
• 5.3.3 介孔炭微球的氮气吸附/脱附表征
• 5.3.4 热失重分析
• 5.3.5 孔炭微球的电化学性
• 5.4 不同配比硅溶胶模板剂对介孔炭微球的影响
• 5.4.1 形貌分析
• 5.4.2 介孔炭微球的氮气吸附/脱附表征
• 5.4.3 孔炭微球的电化学性
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录