种子乳液法制备非球形聚合物颗粒：形貌控制和稳定性研究

非球形聚合物颗粒由于其独特的形貌和性质，在传感器、电子显示器件、光子晶体、流变研究、胶体模型等方面具有广泛的应用前景，其批量、可控制备是应用的基础。本项目拟采用种子乳液聚合法，在聚合过程中基于热力学和动力学控制方法，研究聚合物聚合反应和相分离过程，阐明聚合物微观相分离机制，揭示动力学控制规律，制备一系列处于不同相分离中间态的非球形结构颗粒，探索非球形颗粒稳定性问题，为非球形颗粒的应用奠定基础。

非球形聚合物微球由于其具有独特的结构和特殊的表面化学性质在光电领域、生物医学、涂料涂膜等领域具有广阔的应用前景，而其制备过程中微观相分离行为研究是凝聚态前沿。因此非球形聚合物微球的制备和形态控制，具有重要的理论和实际应用价值。. 本项目以非球形胶体颗粒为研究对象，从材料设计制备和微观结构入手，制备兼具亲油和亲水性能的不同结构的非球形颗粒，探求种子乳液聚合过程中两相分离、动力学控制机制和相分离中间态的稳定性，揭示非球形颗粒形貌控制和稳定性的影响因素和规律，为非球形颗粒的批量制备和实际应用提供基础工艺和数据。通过控制相分离过程中的热力学和动力学因素，调节种子交联度、种子微球直径、溶胀比、溶胀单体组成、溶胀剂含量、交联剂浓度等，制备得到了不同形貌的聚苯乙烯/聚苯乙烯（PS/PS）非球形微球、磺化聚苯乙烯/聚苯乙烯（SPS/ PS）复合非球形微球、聚苯乙烯/聚4-乙烯基吡啶（PS/P4VP）复合非球形微球，其形貌包括：多头形、胶体分子NH3形、胶体分子H2O形、哑铃形和雪人形等，完成了种子溶胀聚合过程中第二相生成和相分离行为的研究，掌握了相分离和微粒结构控制规律，建立了非球形颗粒制备及其结构表征与控制的基本方法；并对非球形颗粒的组装行为进行了研究，还以哑铃形聚合物颗粒为模板进一步制备了无机非球形颗粒，如花生壳形、中空哑铃形、碗形TiO2颗粒。. 采用种子溶胀聚合与磺化改性相结合制备了不同形貌的各向异性两亲性SPS/PS非球形复合微球，调节种子交联度、溶胀比、磺化温度等可以控制聚合物复合微球的表面形貌和亲/疏水区分布，得到一系列不同形貌的非球形颗粒。高溶胀比和多步溶胀聚合是利用交联网络弹性收缩力突破表面张力在强亲水磺化聚苯乙烯表面生长出疏水聚苯乙烯相的关键因素。采用种子溶胀法制备各向异性PS/P4VP复合微球，通过控制甲苯含量，改变种子大小和调节第二相亲、疏水单体比例，定向制备不同形貌的聚合物微球。进一步采用种子溶胀法制备带有异性电荷的PS/P4VP复合微球，研究了在不同的pH值、盐离子浓度下的界面电性质，采用电场诱导胶体粒子自组装定向控制流体流动，形成具有一定有序排列的胶体结构，研究了颗粒在交流电场作用下的运动规律。. 已发表学术论文9篇，其中SCI论文4篇，会议论文5篇；申请发明专利6项，已授权3项；在审论文2篇。培养研究生7名，达到项目预定目标。