细乳液聚合过程中有机-无机杂化微胶囊结构演化及水油两亲性

以细乳液聚合制备有机-无机杂化微胶囊，通过在聚合过程中控制N-异丙基丙烯酰胺在水相的聚合程度、沉析、引发细乳液液滴聚合，在微胶囊表面生成聚N-异丙基丙烯酰胺，利用该聚合物随温度变化调节微胶囊表面亲水、亲油性。同时，在杂化微胶囊制备过程中，苯乙烯、甲基丙烯酸3-三甲氧基硅丙酯及部分N-异丙基丙烯酰胺进行共聚合、水解-缩合反应，研究聚合条件对杂化微胶囊结构的影响，着重考察聚合过程中囊层厚度、孔隙率、形态、表面结构、分子链结构、组成、交联程度、有机-无机比例等结构参数的变化和控制规律。研究共聚合、水解-缩合反应同时参与下的细乳液聚合动力学和机理，建立相应的动力学模型。研究有机-无机杂化微胶囊的水油两亲性及微胶囊中的传输特性，提出传输过程的机理和模型，研究囊层结构和表面结构对传输特性的影响，获得聚合工艺- - 微胶囊结构- - 性能之间的对应关系，以实现其水油两亲和结构可控的目的，拓展微胶囊的使用范围。

设计采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈引发苯乙烯细乳液聚合，通过模型化合物研究自由基在水油两相分配、初级自由基的脱吸和吸附以及对聚合动力学的贡献，并进行建模；结果表明在模型计算时应当选择初级自由基的分配系数进行初级自由基的脱吸计算，而不应当选择引发剂的分配系数。筛选并合成出了能有效捕捉水相自由基且不影响聚合稳定性的水相自由基捕捉剂，该捕捉剂与自由基的反应速率非常快，能完全捕捉水相自由基，且可在乳胶粒子存在时进行定量。推导了初级自由基从乳胶粒脱吸进入水相的速率表达式，建立了基于双膜理论的初级自由基脱吸速率理论模型，利用定量化捕捉水相自由基的特性，直接测定了油溶性引发细乳液聚合中初级自由基脱吸的速率，将实验测定结果与模型预测进行了比较，验证了模型的正确性。实验测定并模型预测了聚合过程中乳胶粒子内单体转化率、静电层、水化层以及初级自由基在乳胶粒子和水相间的分配系数对初级自由基脱吸影响。提出了一套处理乳胶粒子中两个初级自由基反应历程的离散化方法，进而利用乳胶粒子数目衡算方程，建立了预测乳胶粒子数目递推式，最终建立了能同时预测聚合速率和聚合物分子量的动力学模型。通过比较模型预测和不同条件下的实验结果，验证了聚合动力学模型的正确性。制备了有机-无机杂化纳米微胶囊，设计在壳层单体中加入温敏性单体、阳离子水溶性单体甚至交联单体，研究其对自由基脱吸和吸附的影响。确定和验证水溶性、油溶性药物在囊层温敏前后的扩散系数变化，通过溶剂介质和温度等手段实现了同一微胶囊的水油两亲控制。按计划完成了申请书中的研究内容和预期研究成果，已在国内一级杂志和国际杂志上发表SCI、EI收录的高水平学术论文14篇，授权发明专利1件，公开2件。培养了6个博士、2个硕士，其中4个博士曾出国参加国际会议等。