基于RAFT光分散聚合的聚合物微球合成体系

微米尺寸的单分散聚合物微球具有广泛的应用，比如可以作为仪器校准的标样、色谱柱的填充材料、液晶显示屏之间的隔绝层、合成无机空心微球的模板，以及在生物检测中的载体。分散聚合由于其操作简单以及一步合成的特点，是合成粒径范围1 – 15 µm单分散聚合物微球的最常用办法。但是由于其成核期比较敏感，当功能试剂在反应的初始阶段加入时，就会干扰成核期，因此难以通过简单的一步法合成各种单分散的功能微球。为了解决这个问题，本项目首次通过把RAFT可控聚合与光引发技术结合起来，引入到分散聚合中，构筑了一个可以通过一步过程快速、简便地合成单分散聚合物功能微球的方法，即RAFT光分散聚合。对RAFT光分散聚合的机理进行了系统的研究，发现RAFT光分散聚合的成核期有效地延长。同时发现在成核期阶段出现了粒径比较大的由短链聚集而成的微球，为成核期提供了一定的缓冲作用。这两个因素导致RAFT光分散聚合的成核期变得不敏感，这有利于在反应初期加入各种功能试剂。接着利用这一方法，通过在反应开始前加入交联单体二缩丙二醇双丙烯酸酯（DPGDA）或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），一步合成了单分散交联聚合物微球。发现即使交联剂DPGDA含量达到10 wt%，微球尺寸仍然保持较高的单分散性。此外，通过加入各种共聚单体，合成了含不同功能基团的单分散聚合物微球，包括羧基、羟基、环氧基、吗啉基等。我们还使用大分子单体作为稳定分散剂的RAFT光分散聚合，合成出单分散微球；利用功能聚合物微球上的羧基，合成了稀土纳米粒子复合微球。总的来看，项目已按计划完成，获得了一系列有理论意义和实用价值的研究成果。