金属包覆高分子导电复合粒子的制备研究

论文摘要

针对导电气溶胶粒子质量轻和导电性好的性能要求，本文分别以聚苯乙烯、聚苯乙烯/丙烯酸、聚苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物为核，以钴、镍、银金属为壳，采用不同的复合方法制得了金属包覆高分子导电复合粒子。研究内容主要包括以下六个方面：1．聚苯乙烯微球的制备，研究分散聚合法制备聚苯乙烯微球的配方及工艺条件对微球的粒径分布及形貌的影响，得到分散聚合法制备聚苯乙烯微球的最佳工艺条件。2．甲基丙烯酸改性聚苯乙烯微球的制备，研究分散聚合法与悬浮聚合法改性工艺对改性效果的影响，并对改性微球进行了测试表征，分散聚合法中，微球的粒径随MAA用量增加而增大，MAA质量分数在1％～5％时，可得到单分散的共聚物微球；分散介质的溶解度参数增大，微球的粒径减小，；PVP用量增大时，微球的粒径减小；反应温度提高，微球的粒径变大，粒径分布变宽。在悬浮聚合法中，电解质、分散剂与助分散剂、MMA用量、引发剂用量均对微球的粒径分布和形貌有影响，电解质NaCl的加入可以防止细粒子的产生；采用复合助分散剂制得的微球效果比单一分散剂的效果好；功能单体MAA用量增加粒径增大、粒径分布变宽；引发剂用量增加粒子的平均粒径增大。3．研究丙烯酸改性聚苯乙烯微球的制备，通过对无皂乳液聚合法改性工艺的研究，得到制备改性共聚微球的最佳工艺；在悬浮聚合法改性中，复合表面活性剂的应用减小了改性微球的粒径；电解质NaCl的加入，可防止细微小球的生成。4．研究紫外辐照法包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸导电复合微球的制备，表面活性剂种类、金属离子浓度、搅拌次数对包覆效果有显著影响。复合微球表面产物的形状从片状、棒状到球状与工艺过程中表面活性剂用量有关；复合表面活性剂的包覆效果比单一表面活性剂的效果好；金属离子浓度越稀，反应所需时间越短；搅拌的次数越多，包覆的效果越好。5．化学沉积法，紫外辐照法和化学镀法制备镍包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸导电复合微球，研究不同制备方法工艺对包覆效果的影响，优化复合导电微球制备工艺并进行测试与表征。在紫外辐照法中研究了镍盐的种类及表面活性剂用量对包覆效果的影响；在化学沉积法中研究了制备条件及共聚微球用量对包覆效果的影响；在化学镀法中研究了反应溶剂和表面活性剂对包覆效果的影响，还研究了聚苯乙烯敏化活化前后以及敏化活化干燥前后对包覆效果的影响，得出敏化活化干燥后的包覆效果较好。6．研究化学镀法制备银包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸导电复合微球的制备，讨论了TEA含量、硝酸银与敏化小球的质量比以及反应温度等对包覆效果的影响，得出了最佳制备工艺条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 复合粒子简介
• 1.3 核壳型导电高分子复合粒子概念及分类
• 1.4 核壳型导电高分子复合粒子的制备方法
• 1.4.1 A类无机导电粒子为核高分子为壳型导电高分子复合粒子的制备
• 1.4.1.1 常规乳液聚合法
• 1.4.1.2 辐射乳液聚合法
• 1.4.1.3 其它方法
• 1.4.2 B类结构型导电高分子包覆无机粒子或高分子复合粒子的制备
• 1.4.2.1 常规乳液聚合法
• 1.4.2.2 原位乳液聚合法
• 1.4.2.3 超声辐照法
• 1.4.2.4 吸附聚合法
• 1.4.2.5 原位分散聚合法
• 1.4.2.6 模板辅助聚合法
• 1.4.2.7 现场沉积法
• 1.4.3 C类无机导电粒子包覆非导电高分子复合粒子的制备
• 1.4.3.1 化学沉积法
• 1.4.3.2 化学镀法
• 1.4.3.3 紫外辐照法
• 1.5 本论文研究内容
• 2 分散聚合法制备聚苯乙烯微球
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验试剂及仪器
• 2.1.2 实验工艺
• 2.2 测试与表征
• 2.2.1 粒径分布测定
• 2.2.2 聚苯乙烯微球的形貌观察
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 引发剂用量对聚苯乙烯微球平均粒径的影响
• 2.3.2 单体用量对聚苯乙烯平均粒径的影响
• 2.3.3 分散稳定剂用量对聚苯乙烯平均粒径的影响
• 2.3.4 分散聚合法制备的聚苯乙烯微球的粒径分布及形貌特性
• 2.3.5 分散聚合法制备聚苯乙烯的反应过程
• 2.4 本章小节
• 3 甲基丙烯酸对聚苯乙烯的改性
• 3.1 分散聚合法制备苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球
• 3.1.1 实验试剂及仪器
• 3.1.2 实验工艺
• 3.1.3 测试与表征
• 3.1.3.1 粒子形貌观察
• 3.1.3.2 红外分析
• 3.1.4 结果与讨论
• 3.1.4.1 单体MAA用量对聚苯乙烯-甲基丙烯酸微球的粒径及形貌的影响
• 3.1.4.2 分散稳定剂用量对苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的平均粒径的影响
• 3.1.4.3 分散介质对苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 3.1.4.4 反应温度对苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 3.1.4.5 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的红外分析
• 3.1.5 小节
• 3.2 悬浮聚合法制备苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球
• 3.2.1 实验试剂及仪器
• 3.2.2 实验工艺
• 3.2.3 测试与表征
• 3.2.2.1 粒径分布测定
• 3.2.2.2 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球粒子形貌观察
• 3.2.2.3 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的红外测试
• 3.2.3 结果与讨论
• 3.2.3.1 电解质的影响
• 3.2.3.2 分散剂与助分散剂对苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球粒径和粒径分布的影响
• 3.2.3.3 MAA用量对微球的粒径及粒径分布的影响
• 3.2.3.4 引发剂的用量对共聚微球的粒径和粒径分布的影响
• 3.2.4 小节
• 3.3 小节
• 4 丙烯酸对聚苯乙烯的改性
• 4.1 无皂乳液聚合法制备苯乙烯-丙烯酸共聚微球
• 4.1.1 实验试剂及仪器
• 4.1.2 实验工艺
• 4.1.3 测试与表征
• 4.1.3.1 粒径分布测定
• 4.1.3.2 苯乙烯-丙烯酸共聚微球粒子形貌观察
• 4.1.3.3 苯乙烯-丙烯酸共聚微球的红外测试
• 4.1.4 结果与讨论
• 4.1.4.1 苯乙烯-丙烯酸共聚微球的形貌和粒径分析
• 4.1.4.2 丙烯酸的用量对苯乙烯-丙烯酸共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 4.1.4.3 引发剂种类对苯乙烯-丙烯酸共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 4.1.4.4 苯乙烯-丙烯酸共聚微球的红外分析
• 4.1.5 小节
• 4.2 悬浮聚合法制备苯乙烯-丙烯酸共聚微球
• 4.2.1 实验试剂及仪器
• 4.2.2 实验工艺
• 4.2.3 测试与表征
• 4.2.3.1 粒径分布测定
• 4.2.3.2 苯乙烯-丙烯酸共聚微球粒子形貌观察
• 4.2.3.3 苯乙烯-丙烯酸共聚微球的红外测试
• 4.2.4 结果与讨论
• 4.2.4.1 电解质对共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 4.2.4.2 助分散剂对共聚微球的粒径及粒径分布的影响
• 4.2.4.3 苯乙烯-丙烯酸共聚微球的红外分析
• 4.2.5 小节
• 4.3 本章小节
• 5 钴包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电粒子的制备
• 5.1 实验
• 5.1.1 试剂及仪器
• 5.1.2 实验工艺
• 5.1.2.1 苯乙烯-甲基丙烯酸的制备
• 5.1.2.2 钴包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸导电复合粒子的制备
• 5.2 测试与表征
• 5.2.1 XRD分析
• 5.2.2 形貌分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 共聚微球的形貌分析
• 5.3.2 反应机理
• 5.3.3 表面活性剂的影响
• 5.3.3.1 表面活性剂对微球表面产物形状的影响
• 5.3.3.2 表面活性剂对微球表面包覆效果的影响
• 5.3.3.3 表面活性剂对复合反应时间的影响
• 5.3.4 金属离子浓度对包覆效果的影响
• 4.2.5 搅拌次数的影响
• 4.2.6 其它制备条件的影响
• 4.2.7 XRD分析
• 5.3 小节
• 6 镍包覆高分子磁性导电复合粒子的制备
• 6.1 化学沉积法制备镍包覆苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电高分子
• 6.1.1 实验原理
• 6.1.2 试剂与仪器
• 6.1.3 实验工艺
• 6.1.3.1 聚苯乙烯-甲基丙烯酸的制备
• 6.1.3.2 镍包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球的制备
• 6.1.4 测试与表征
• 6.1.4.1 形貌分析
• 6.1.4.2 XRD分析
• 6.1.5 结果与讨论
• 6.1.5.1 制备条件对反应的影响
• 6.1.5.2 苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物微球的用量对反应的影响
• 6.1.5.3 X射线衍射图谱分析
• 6.1.6 小节
• 6.2 紫外辐照法制备镍包覆苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电高分子
• 6.2.1 实验原理
• 6.2.2 试剂及仪器
• 6.2.3 实验工艺
• 6.2.3.1 苯乙烯-甲基丙烯酸的制备
• 6.2.3.2 镍包覆苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电高分子的制备
• 6.2.4 测试与表征
• 6.2.4.1 XRD分析
• 6.2.4.2 形貌分析
• 6.2.5 结果与讨论
• 6.2.5.1 不同镍盐种类的影响
• 6.2.5.2 XRD分析
• 6.2.6 小节
• 6.3 化学镀法制备镍包覆高分子导电微球
• 6.3.1 化学镀基本原理
• 6.3.2 试剂及仪器
• 6.3.3 实验工艺
• 6.3.3.1 高分子核的制备
• 6.3.3.2 镍包覆高分子复合导电高分子的制备
• 6.3.4 测试与表征
• 6.3.4.1 XRD分析
• 6.3.4.2 形貌分析
• 6.3.5 结果与讨论
• 6.3.5.1 镍包覆聚苯乙烯复合微球的形貌分析
• 6.3.5.2 镍包覆聚苯乙烯复合微球的XRD分析
• 6.3.5.3 镍包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电微球的形貌分析
• 6.3.6 小节
• 6.4 小节
• 7 化学镀法制备银包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电高分子
• 7.1 试剂与仪器
• 7.2 实验工艺
• 7.2.1 聚苯乙烯-甲基丙烯酸的制备
• 7.2.2 聚苯乙烯-甲基丙烯酸的敏化
• 7.2.3 银包覆聚苯乙烯-甲基丙烯酸复合导电高分子的制备
• 7.3 测试与表征
• 7.3.1 XRD分析
• 7.3.2 形貌分析
• 7.4 结果与讨论
• 7.4.1 反应机理
• 7.4.2 TEA含量对包覆效果的影响
• 3与敏化小球质量比不同对包覆效果的影响'>7.4.3 AgNO₃与敏化小球质量比不同对包覆效果的影响
• 7.4.4 温度的影响
• 7.4.5 XRD分析
• 7.4.6 小节
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况