制備聚合物的方法有哪些

Ⅰ 制備交聯型聚合物主要的策略有哪幾種,以及每種策略的機理。

咨詢記錄 · 回答於2021-11-11

Ⅱ 聚合物分散液晶的制備方法

獲得聚合物分散液晶膜的方法通常有五種：（1）TIPS（Temperature inced phase separation）溫度分相法；（2）SIPS（Solvent inced phase separation）溶劑分相法；（3）PIPS（Polymerization inced phase separation）聚合分相法；（4）MP（Microencapsulation process）微膠囊分散法；（5）空穴法。前三種方法主要是使高聚物和LC混合物的均相體系產生相分離，形成LC微粒分散在高聚物的連續相中，是目前制備聚合物分散液晶膜的主要方法，而最後一種方法是通過高聚物和LC混合物產生非均相乳液，LC微粒以微膠囊方式分散而實現。 在TIPS過程中，熱塑性樹脂首先被加熱至熔點以上，然後加入所需含量的LC，使兩者混合均勻，把均勻溶液在保溫狀態塗於導電玻璃上，然後按所需的速度冷卻到室溫，當混合物溫度低於一定程度即發生相分離，LC微粒即可形成。在這個過程中，控製冷卻速度可以控制LC微粒的尺寸大小及分布，而這最終要影響到PDLC膜的電光性能。
使用TIPS方法制備PDLC膜的優點在於比較簡便，但是製得的膜其溫度微粒依賴性強，當使用溫度偏離預先設定的溫度，會使LC在樹脂中的溶解度增加，溫度可改變PDLC中LC的粒徑和分布，只有重復原來的制備過程才可以得到恢復，要增加PDLC的溫度穩定性，必須使用高熔點的聚合物。對於溫度偏差比較大的場合，使用熱固性樹脂製得的PDLC膜性能較差，但熱固性樹脂通常不能用TIPS來加工。
這一制備方法要求聚合物必須是熱塑性的，而且它的熔點必須低於它的分解溫度。首先升高聚合物和液晶的混合物的溫度，使其形成均相溶液，然後以一定的冷卻速度使其發生相分離，同時聚合物冷卻固化，將LC液滴固定在其網路中。LC液滴的尺寸取決與冷卻速度，同時也依賴於所選原材料的物理化學性質。快速冷卻得到小尺寸液晶微滴，且尺寸大小均勻；慢速冷卻，得到兩種統計尺寸的液晶，尺寸分布范圍廣。這種方法可控制LC液晶的尺寸，多用於研究PDLC形貌的影響因素。
TIPS相圖過程如圖
對於無法用熱加工的樹脂（其熔點高於分解溫度），不能用TIPS法制備PDLC膜，可以找一個聚合物和LC的共溶劑，加熱溶解製成均相的溶液體系，通過去除溶劑和降低溫度達到相分離，形成的LC小微粒分散在高聚物連續相中，在這種方法中，小微粒的尺寸和分布可由除去溶劑的降溫速度所控制。使用SIPS制備PDLC膜的過程中，需用極性溶劑，溶劑的回收困難，同時溶劑易造成環境污染，整個過程和TIPS相比較，操作要復雜得多。
溶劑揮發法同樣要求聚合物是熱塑性的，他是將液晶與聚合物溶解在同一溶劑中形成均相溶液，然後通過溶劑揮發促使兩相分離和聚合物固化。
相分離法制備PDLC的影星因素比較多，對於不同的體系，必須摸索其特定的實驗條件，以控制LC液滴的尺寸和形貌。 高聚物預聚體和LC按比例混合均勻，在固化過程中，隨著高聚物基質分子量的增長，LC在高聚物中的溶解度不斷減小，最終實現相分離形成LC微粒。這個過程中使用的高聚物可是熱塑性的，也可是熱固性的。影響LC微粒的尺寸及其分布的主要因素是固化速度，以及固化溫度，當超過一定速度固化時可能不會形成LC微粒，溫度主要通過影響溶解度，反應速度及反應動力學參數來影響鏈擴散機理和鏈結構以致影響到LC微粒的尺寸和分布。
PISP法是制備PDLC最簡便的一種方法。它是將預聚物與液晶混合均勻奧均相溶液，通過縮聚反應、自由基聚合或直接光引發聚合，使預聚物分子量增加，當達到臨界分子尺寸時，兩者的相互溶解性降低，直至發生相分離，形成液晶微滴，並逐漸長大，最後液晶形態被固化的聚合物所固定。液滴的尺寸和形貌取決與從液滴成核到聚合物固化時它的生長時間，它可由聚合速度來控制。而聚合速度可由熱固化的溫度或光固化的光強來控制。此外，原材料的比例，所選液晶與預聚物的物理參數，如粘度、擴散速度和液晶在聚合物中的溶解性等也是影響LC液滴尺寸和形貌的重要因素。
光固化可獨立的控制溫度和聚合速度，更有利於研究聚合物動力學對PDLC形態的影響。
對於引發聚合的光源研究最多的是紫外光和激光。經紫外光照射的PDLC膜，單體在整個照射面積上發生聚合，形成兩相雙連續形貌。光照處單體光聚合，未照處單體則沿濃度梯度向光照處擴散，這樣就得到具有光柵結構的PDLC膜。而選用雙束激光作為光源，將樣品放於雙束激光的干涉處，同樣可以得到聚合物和液晶交替的周期性變化光柵。
和TIPS和SIPS兩種方法相比較，用PIPS法制備PDLC需要對分子量增長機理和動力學過程有比較好的了解，在一定的程度上，高聚物的選擇比較受限制，在分相過程中，一部分齊聚物和未交聯的單體要溶解在液晶中，同樣LC要溶解在高聚物中，是PDLC的性能受影響。PIPS的固化分相過程可以有幾種方式來實現，最常用的方法主要是環氧交聯法和光敏交聯法，他們各具特色，環氧交聯法不需要太多的特殊裝置，在實驗室比較容易完成，只要控制溫度就可以控制其動力學過程；光敏交聯法比較容易控制，當紫外光照射時反應才發生，可人為地開始固化和停止固化。 在載體的作用下，聚合物和LC混合，強烈攪拌下，LC在聚合物中形成微膠囊。與SIPS法相比較，此法在整個過程中不形成均相溶液，其LC微粒的尺寸一般由攪拌速度決定。和SIPS一樣，此方法也需要載體，但前者是使用溶劑，一般容易除去，而後者通常使用水，除去水較困難，需要很長時間，要影響產率，同時水的存在可能要引起LC的電化學降解。
Suh採用溶液共分散法將氟化的小分子液晶溶脹到單分子的聚甲基丙烯酸酯膠囊中，制備出電光性能優異的PDLC膜。微膠囊中LC液滴的尺寸隨LC的濃度的增加而增大，它的閥值電壓和驅動電壓均低於聚合引發相分離法制備的PDLC膜，但微膠囊法較相分離法制備過程復雜，研究較少。 這種制備方法首先是將無機或有機的微球沉積在基板上，通過控制微球溶液的濃度或旋塗速度得到單層或多層規則排列的微球，然後在其上旋塗光固化的預聚物或水溶性聚合物的水溶液，通過光固化或乾燥將聚合物固化後，用有機溶劑除去微球，這樣在聚合物上就留下規則排列的球形空穴；然後以液晶填充，覆以導電玻璃片，這樣就得到尺寸均勻、規則排列的PDLC膜。相同成分的聚合物和液晶以此法制備較以聚合物引發相分離法制備得到的PDLC膜的閥值電壓高。

Ⅲ 聚合反應的聚合方法

在聚合溫度和壓力下為氣態或固態的單體也能聚合，分別稱為氣相聚合和固相聚合。氣相、固相和熔融聚合均可歸於本體聚合范疇。四種聚合方法的不同特點是：
①本體聚合 組分簡單，通常只含單體和少量引發劑，所以操作簡便，產物純凈；缺點是聚合熱不易排除。工業上用自由基本體聚合生產的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯。
②溶液聚合 優點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易於控制；缺點是聚合度較低，產物常含少量溶劑，使用和回收溶劑需增加設備投資和生產成本。溶液聚合在工業上主要用於聚合物溶液直接使用的場合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作塗料和膠粘劑等。
③懸浮聚合 通常是在大量的水介質中進行，散熱容易,產物是0.05～2mm左右的小顆粒，容易洗滌、分離，產物純度較高；缺點是產物容易粘壁，影響聚合釜傳熱和生產周期。懸浮聚合主要用於聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的工業生產。
④乳液聚合 由於使用了乳化劑而具有特殊機理,單體在膠束中引發、聚合是在單體－聚合物乳膠粒中進行。其特點是速度快、產物分子量大、體系粘度低、易於散熱；缺點是乳化劑等不易除凈，影響產物性能，特別是電性能較差，在工業上乳液聚合主要用於合成橡膠的生產，如丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠生產。
本體聚合和溶液聚合一般為均相反應，但也有因聚合物不溶於單體或溶劑而沉澱出來；懸浮聚合和乳液聚合均屬非均相反應。均相體系往往屬非牛頓流體（見粘性流體流動），可直接使用，若要製得固體聚合物，則需進行沉澱分離；非均相體系固體物含量可高達30%～50%（最高達約60%），除膠乳可直接使用外，其他均需經分離、提純等後處理。 由非共軛雙烯類化合物形成具有環狀結構重復單元的線型聚合物的聚合反應。其產物具有較高的耐熱性，因此環化聚合是制備耐熱高分子的一種手段。
簡史以前一直認為具有兩個雙鍵的化合物在聚合時必定形成交聯的不溶、不熔的高聚物。但在1951年，G.B.布特勒等人用自由基引發二烯丙基季銨鹽類進行溶液聚合，卻得到了可溶性的線型聚合體。布特勒通過對二烯丙基季銨鹽類聚合的研究，提出單體可以通過交替的「分子內-分子間」鏈增長反應,導致線型高聚物的形成。1953年W.辛普森等人在研究鄰苯二甲酸二烯丙酯的聚合反應時，指出了雙烯類單體在聚合時有環化現象。1958年J.F.瓊斯將這類聚合反應稱為環化聚合。 在工程上，聚合流程可以是間歇式的，但在工業上大規模生產多採用連續式，常用的設備有間歇和連續攪拌反應器，以及管式、環管式、流化床和塔式反應器等，也可多種形式串聯使用（見聚合反應工程）。

Ⅳ 以單體為原料制備聚合物微球的常用聚合方法有哪些

乳液聚合，懸浮聚合

Ⅳ 插層原位聚合制備高嶺土-聚合物插層復合物

高嶺土-聚合物有較高的穩定性和許多優異性能，是目前研究的熱點之一。高嶺土-聚合物插層復合物材料的制備方法常用的有插層原位聚合和聚合物熔融插層2種方法。層間原位聚合形成的有機物插層比較均勻，但形成的聚合物聚合程度差別較大，種類有限，反應速率也較慢，而且需要大量溶劑。高嶺土-聚丙烯醯胺（Kao-PMMA）復合物因有較高的穩定性和潛在的實用性而受到諸多學者的研究，常用的制備方法是以高嶺土-甲醯胺（Kao-FA）為前驅體，用丙烯醯胺置換甲醯胺得到高嶺土-丙烯醯胺（Kao-DMMA）而後原位聚合得到Kao—PMMA^［7］。本次工作分別用高嶺土-甲醯胺和高嶺土-二甲基亞碸為前驅體制備了聚丙烯醯胺，並對制備的復合物進行了表徵。

一、實驗用主要原料

高嶺土：萍鄉硬質高嶺土，≤200目。無水乙醇：分析純，含量≥99.7%。二甲基亞碸：分析純，含量≥99.0%。甲醯胺：分析純，含量為99.3%～100.2%。丙烯醯胺：分析純，含量≥99.0%。四氯化碳：分析純，含量99.5%。

二、Kao-PMMA的制備

Kao-PMMA的制備工藝流程與其他兩步法插層類似，不同之處在於置換插層後，需要增加加熱原位聚合步驟。其制備可分為3步：制備預插層體；制備高嶺土-丙烯醯胺；原位聚合制備高嶺土-聚丙烯醯胺。

Kao-FA或Kao-DMSO的制備：見第三章。

Kao-DMMA的制備：分別用1g預插層體（K-FM或K-DMSO）和不同濃度的丙烯醯胺乙醇溶液（5%、10%、15%、20%）混合，室溫下磁力攪拌反應3h；過濾，將固體用20mL四氯化碳浸泡，磁力攪拌30min以除去高嶺石表面吸附的有機分子；過濾後，即得到Kao-DMMA。

Kao-PMMA的制備：將固體Kao-DMMA置於烘箱中，270℃加熱原位聚合1h或2h，即形成高嶺土-聚丙烯醯胺復合物（Kao-PMMA）。

三、結果和討論

1.插層濃度

丙烯醯胺濃度不同，插層效果不一樣，其生產成本也有高有低，要達到好的插層效果，需要選擇插層濃度。以高嶺土-甲醯胺為預插層體，用5%、10%、15%、20%的丙烯醯胺乙醇溶液插層3h的復合物的XRD圖譜見圖4-20。濃度過高，插層率沒有明顯提高，卻增加漂洗難度，殘留有較多吸附的丙烯醯胺。可見，10%的濃度為最佳濃度，插層效果較好。

圖4-20 取代插層後Kao-DMMA復合物的XRD圖

（a）高嶺土原樣；（b）高嶺土-甲醯胺；（c）丙烯醯胺濃度5%；（d）丙烯醯胺濃度10%；（e）丙烯醯胺濃度15%；（f）丙烯醯胺濃度20%

2.預插層體

預插層體不同，制備的Kao-PMMA的質量也有較大的差別。以Kao-FA和Kao-DMSO為預插層體，用10%的丙烯醯胺乙醇溶液反應3h，然後加熱聚合1h制備的Kao-PMMA的XRD圖譜見圖4-21和圖4-22。

XRD測試結果分析表明，以Kao-FA為預插層體制備的Kao-DMMA插層率為72.73%，加熱聚合後制備的Kao-PMMA的插層率為54.08%，經水洗後插層率為41.62%（圖4-21），表明水洗基本沒有導致脫嵌，確實已形成聚合物插層。

以Kao-DMSO為預插層體制備的Kao-DMMA插層率為82.51%，加熱聚合後制備的Kao-PMMA的插層率為80.96%，經水洗後插層率為80.65%（圖4-22），沒有發生脫嵌，也形成了高嶺土-聚合物插層復合物。

圖4-27 Kao-PMMA的電鏡照片

Ⅵ 如何制備分子量分布窄的聚合物

陰離子聚合是制備窄分子量分布的聚合物的主要方法，若具體分類還包括原子轉移自由基聚合，氮氧調控聚合，可逆加成斷裂鏈轉移聚合，高低真空聚合法及常壓惰性氣氛聚合法等。由於影響分子量分布的因素很多，所以，具體到各個聚合物來說又有各自獨特的聚合方法，但總體遵循原則是：1，聚合反應開始時，引發劑同時引發單體，鏈增長幾率相等；2，鏈增長過程中，無引發，終止，及鏈轉移反應；3，反應結束時，一次加入終止劑可使所有活性分子失活。若再具體到制備過程，則試劑純度，體系潔凈度，引發劑種類選擇，引發劑使用濃度，單體濃度，溶劑的極性，反應溫度的控制，試劑加料順序等均會影響到分子量的分布。所以，樓主這個問題是個比較寬泛的問題，無法詳細而准確地回答...........OVER..............

Ⅶ 聚合物基無機納米粒子復合材料的制備方法有哪些

納米復合材料是以樹脂、橡膠、陶瓷和金屬等基體為連續相，以納米尺寸的金屬、半導體、剛性粒子和其他無機粒子、纖維、納米碳管等改性劑為分散相，通過適當的制備方法將改性劑均勻性地分散於基體材料中，形成一相含有納米尺寸材料的復合體系，這一體系材料稱之為納米復合材料。 復合材料是由兩種或兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。在復合材料中，通常有一相為連續相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強材料。分散相是以獨立的相態分布在整個連續相中，兩相之間存在著相界面。分散相可以是纖維狀、顆粒狀或是彌散的填料。復合材料中各個組分雖然保持其相對獨立性，但復合材料的性質卻不是各個組分性能的簡單加和，而是在保持各個組分材料的某些特點基礎上，具有組分間協同作用所產生的綜合性能。由於復合材料各組分間「取長補短」，充分彌補了單一材料的缺點，產生了單一材料所不具備的新性能，開創了材料設計方面的新局面。 納米復合材料是由兩種或兩種以上的固相至少在一維以納米級大小（1－100nm）復合而成的復合材料。這些固相可以是非晶質、半晶質、晶質或者兼而有之，而且可以是無機物、有機物或二者兼有。納米復合材料也可以是指分散相尺寸有一維小於100nm的復合材料，分散相的組成可以是無機化合物，也可以是有機化合物，無機化合物通常是指陶瓷、金屬等，有機化合物通常是指有機高分子材料。當納米材料為分散相，有機聚合物為連續相時，就是聚合物基納米復合材料。 納米復合材料與常規的無機填料／聚合物體系不同，不是有機相與無機相的簡單混合，而是兩相在納米尺寸范圍內復合而成。由於分散相與連續相之間界面面積非常大，界面間具有很強的相互作用，產生理想的粘接性能，使界面模糊。作為分散相的有機聚合物通常是指剛性棒狀高分子，包括溶致液晶聚合物、熱致液晶聚合物和其它剛直高分子，它們以分子水平分散在柔性聚合物基體中，構成無機物／有機聚合物納米復合材料。作為連續相的有機聚合物可以是熱塑性聚合物、熱固性聚合物。 聚合物基無機納米復合材料不僅具有納米材料的表面效應、量子尺寸效應等性質，而且將無機物的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與聚合物的韌性、加工性及介電性能糅合在一起，從而產生許多特異的性能。

Ⅷ 如何通過法制備聚合物多孔膜，並結合熱 力學和動力學知識分析如何有效控制

聚合物多孔材料的制備及性能研究

一、課題立項依據

近年來，膠體粒子的有序組裝結構是材料學研究的熱點方向，目前，膠體粒子主要由二氧化硅等硬粒子組裝，但其易開裂、強度低的缺點限制了它的應用。而具有良好力學性能的聚合物乳膠粒子進入人們的視線。不過單純的有序聚合物膜由於缺少對外界條件變化的響應性，因此實用性不強。

多孔材料由於具有高的比表面積、強的吸附和催化特性、介電性能等獨特性能，一直是材料科學的重點研究方向 [1][2][3][4]。按照國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）的定義，多孔材料按照孔徑大小分為三類：孔徑小於2nm的微孔、孔徑介於2-50nm之間的介孔和孔徑大於50nm的大孔。其中微孔和介孔材料起步較早，也已經應用於實踐，而大孔材料則起步較晚。有序多孔材料指具有孔徑單分散、孔在基體中形成三維有序排列的多孔材料。不僅具有通常多孔材料的一般特點，且孔結構排列的周期性可調，孔徑分布窄，三維結構長程有序等特點。另外還可對孔壁結構進行調節，在孔壁中引入微球或介孔，結合大孔和微孔、介孔的優點，獲得多級孔結構材料，通過對孔表面修飾和改性，賦予材料特殊的功能和用途，在光子晶體、光學器件、感測器、吸附分離、催化劑及催化劑載體、電容電極材料、輕質結構材料、納米反應器、能量儲存及物負載等方面有廣泛的應用前景[5]。

近十幾年來，科學家們已經研究出了一些可行構築有序多孔結構的技術，如模板技術、納米刻蝕技術、納米印跡技術、溶劑揮發誘導技術、自組裝技術等[6][7]。目前，有關聚合物乳膠/無機粒子共組裝構築有序多孔結構的研究十分熱門，膠體粒子自組裝方法是構築亞微米有序多孔材料的常用方法，科學家們利用高電荷密度單分散膠體球在較弱的離子強度和稀濃度下會自發排列形成緊密堆積的周期性結構的原理，將聚合物膠乳與無機納米粒子共組裝制備有序排列的聚合物/無機粒子復合乳膠球，然後藉助溶解、加熱或化學反應等方法除去聚合物膠體或無機膠體模板，構築有序納米孔結構。通過對模板粒子尺寸大小的選擇，以及前驅體物質的不同，可以控制多孔材料的功能基團和孔徑大小。

聚合物多孔材料由於具有柔性好、易於大面積制備的特點，其應用性還是很強的，但如今的發展狀況卻存在很大的局限。這種材料的制備起步於上世紀90年代末，由Imhof[8]和Vevel研究小組分別用乳液模板法和膠體晶體模板法成功制備出3-DOM材料，受到了物理、化學和生物學界的廣泛關注。如今，模板法依舊是制備聚合物孔材料的主要方法，目前應用最多的是膠體晶體模板法。

此方法就是以膠體晶體為模板制備有序大孔材料，通常包括四個步驟：（1）、單分散微球的制備；（2）、將單分散的微球組裝成具有蛋白石結構的膠體晶體模板；（3）、於膠體晶體模板的孔隙中填充各種前驅體，如納米粒子的分散液、有機單體、聚合物溶液、金屬氧化物的前驅體溶液等；（4）、固化或聚合，將反填在模板孔隙中的液相轉變為固相，再經過刻蝕或煅燒去除模板微球，得到三維有序的多孔材料。

然而這種方法厄存在諸多不足。在制備膠體晶體模板時，如果用自然沉積法則耗時過長，通常需要數天乃至數周的時間，而離心沉積法又會造成大量的結構缺陷，破壞材料的物理化學性能；在填充前驅體時，用普通的浸泡法極易造成填充缺陷，甚至破壞孔結構，而用較精密的化學氣相沉積法或電化學沉積法時則需要苛刻的實驗條件，難以大量推廣。而且總體上，模板法制備聚合物孔材料步驟繁多復雜，也大大降低了其應用於實際生產的能力。

但膠體自組裝法通常需要通過溶解、刻蝕或高溫燒結等後處理手段才能獲得有序納米孔結構，獲得的無機多孔材料易脆、柔性差，而聚合物多孔材料機械強度低。關於如何採用簡單、快速的方法獲得結構有序可控、具有高柔性和高強度的納米有序多孔材料，則少有報道。我們最近的研究表明，以氫鍵作用為驅動力，在加熱輔助條件下，聚合物-無機納米共組裝可構築二維或三維有序孔結構膜，無需去除任何模板。

我所在的實驗室課題組一直關注於有序聚合物孔材料的研究進展，也開展了基於復合乳液制備三維有序多孔聚合物膜的研究，並取得了不錯的進展。總的來說，聚合物多孔材料的研究發展迅速，但其制備和應用還是處於起步階段，目前的各制備方法都存在其局限性，難以實現大面積制備，難以准確控制孔徑的有序性以及孔壁的結構。因此，現今發展聚合物多孔材料的關鍵是開發更簡單易行、適於大面積制備的新合成方法，並實現材料結構以及孔壁結構可調。

二、課題的主要內容和基本思路

1、研究內容：

基於在實驗室將近一年的實驗基礎，我覺得可以用一種較為簡單易行的原位乳液聚合方法制備所需乳液，然後在成膜過程中一步制備出聚合物多孔材料，並通過調節各反應條件實現孔徑可調節。

2、研究方案：

首先將乳化劑和經過親油改性的無機粒子（如二氧化硅等）加入水中分散，與丙烯酸酯單體進行原位乳液聚合，獲得核-殼結構聚合物-無機粒子[圖1]，使生成的聚合物包覆在無機粒子表面，聚合物膜的厚度可以通過乳化劑以及單體的用量進行調控，無機粒子核的粒徑則可通過乳化劑用量以及無機粒子粒徑和用量進行調控。

圖1：核-殼結構乳膠/無機粒子聚合物

控制單體配比得到合適的聚合物玻璃化溫度（Tg）使其能夠在常溫下成膜。在成膜前向乳液中加入親水性好的大分子共混，使其均勻分布在聚合物表面，然後室溫下成膜。成膜過程中聚合物粒子會自組裝成緻密排列的晶體結構，然後通過用HF水溶液刻蝕的方法將二氧化硅核去除掉，即可得到大孔的三維有序聚合物膜材料，同時膜表面的水溶性大分子PEG也被HF水溶液帶走，在聚合物膜表面形成所需的介孔結構[9]。通過調節核粒徑，實現了大孔孔徑可調節；通過調節接在聚合物表面的大分子分子量和數量，可以實現介孔孔徑與數量可調節；通過改變單體組成，調節聚合物膜厚度，或者在聚合物膜上加裝功能基團，即可得到具有不同性能用途的有序聚合物多孔材料。

對製得的多孔聚合物材料，以透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）考察多孔材料的表面形貌，以X-射線光電子能譜儀（XPS）和ξ電位儀研究材料表面組成，以熱失重分析儀（TGA）研究材料組成，以粒徑分析儀（DLS）研究聚合物微球的粒徑及粒徑分布，爭取實現粒徑及孔徑可調。

性能研究：初步研究所制備材料的成膜性、各項力學指數及孔材料的吸附特性，嘗試在聚合物表面加裝某些功能基團，測試其能否發揮預想的作用。比如加裝羧基測試其對CO2的吸附作用，或者加裝對pH值響應的基團測試材料對酸鹼性的響應性等。

三、課題的難點與創新點：

1、本方案的難點：

1、成膜過程如何減少晶體缺陷，形成較好的晶體結構，保證材料能夠發揮最好的性能。

2、如何在不破壞晶體整體結構的前提下通過HF溶液一步得到所需的大孔-介孔結構。

3、如何實現對大孔、介孔孔徑及數量的調節。

2、本方案的創新點：

目前制備多孔有序材料的方法大多十分繁瑣，尤其是對多級孔材料的制備，更是方法欠缺。本方案創新點如下：

1、本實驗方案運用一種非常簡潔易行的原位乳液聚合方法，可以直接合成單分散可室溫成膜的聚合物/無機納米復合微球材料，省去了現在普遍在用的模板法中製作模板的過程。

2、通過在聚合物表面引入親水性長鏈大分子，可以實現在刻蝕復合粒子核結構的時候同時將聚合物表面的親水性大分子溶解，一步獲得所需大孔-介孔多級結構，具有創新性。

四、實驗進度設計：

1、2011年5月-2011年7月 ：運用原位乳液聚合方法，調節合適單體配比制備出能夠在常溫下形成三維有序光子晶體膜結構的聚合物/無機納米核-殼結構復合乳液。

2、2011年8月-2011年10月 ：通過調節乳化劑用量以及單體用量達到包覆在無機粒子外的聚合物膜厚度可調。

3、2011年11月-2012年1月 ：運用刻蝕溶解的方法構築三維有序大孔-介孔聚合物膜，並通過調節乳化劑用量、無機納米粒子的粒徑及用量、親水性大分子分子量及用量等，實現大孔、介孔孔徑可調。

4、2011年2月-2011年4月 ：對製得的聚合物多孔材料進行結構、性能研究。撰寫結題報告。

Ⅸ 嵌段共聚物的制備方法

活性聚合可以得到分子量分布極窄的聚合物，是控制聚合物分子量和分子量分布最理想的方法。通過活性聚合還可以獲得預定結構和序列的嵌段共聚物、接枝共聚物及結構更復雜的聚合物。Szwarc通過對苯乙烯、異戊二烯等非極性共扼單體進行陰離子聚合實驗，首次證實了陰離子聚合為無終止、無鏈轉移的反應，從而提出了活性聚合和活性聚合物的概念，即快引發、慢增長、無終止和鏈轉移的聚合過程為活性聚合。活性聚合方法的發現極大地推動了整個聚合化學工業的發展，為實現高分子聚合物的結構設計（如嵌段、接枝等）提供了新的途徑。這種方法不僅可以大大改善聚合物的物理和化學性能，而且也拓寬了高分子材料的應用領域。
活性陰離子聚合

Szwarc等報道了以THF作溶劑，萘鈉引發的苯乙烯陰離子聚合，在無水、無氧、無雜質、低溫條件下，不存在任何鏈終止和鏈轉移反應，得到的聚合物溶液在高真空條件下低溫存放數月，其活性種濃度仍保持不變。若再加入苯乙烯，聚合反應繼續進行，得到更高分子量的聚苯乙烯。若加入第二種單體，可得到嵌段聚合物。這種方法的局限性在於使用的單體數量有限，而且必須考慮兩種單體的相對反應性，另外此法對含有羥基、氨基、羰基等功能基團的單體，往往會與引發劑或活性鏈發生副反應而很難聚合，對於這類單體則需要對官能團進行保護。此外，陰離子聚合因帶負電荷的親核試劑反應活性非常高，聚合過程必須嚴格的無水，無雜質，對反應條件要求非常高，與非極性單體相比，極性單體難於實現陰離子聚合，這些都極大地限制了陰離子聚合的應用范圍。
活性陽離子聚合
陰離子活性聚合提出後的30年間，烯類單體的活性聚合一直局限於進行陰離子聚合，直到Higoshimura和Sawamoo率先報道了烷基乙烯基醚的活性陽離子聚合。緊隨其後，Faust和Kennedy實現了異丁烯的活性陽離子聚合。活性陽離子聚合被廣泛地應用到合成具有精確結構的均聚物和嵌段共聚物，推動了活性聚合技術的迅速發展。在聚合過程中不存在單體的鏈轉移和不可逆的鏈終止是陽離子聚合的一個最顯著特點。例如,結合活性陽離子聚合方法和其他活性聚合方法是合成聚異丁烯基體嵌段共聚物的最有效的途徑。與其它方法相比，陽離子活性聚合的優點在於它的高嵌段效率（即無均聚物生成），並能容易地控制鏈段長度與聚合產物的分子量分布[6]。但是陽離子聚合的反應條件同樣要求嚴格的無水無雜質。此外，可進行此反應的單體也不多，使其應用受到了一定的限制。
基團轉移聚合

杜邦公司首先報道了基團轉移聚合，這種方法是以硅烷基烯酮酯類的化合物作為引發劑，在適當的親核催化劑的存在下，在室溫下引發丙烯酸酯類單體聚合。
雖然這類聚合反應存在鏈終止反應，但相對於增長反應，鏈終止反應可以忽略不計，因此，它仍能製得各種結構規整、分子量可控、分散系數較低的聚合物。目前，基團轉移聚合反應僅適用於α，β-不飽和酯、酮、酞胺和氰，如（甲基）丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯醯胺等，這其中以甲基丙烯酸甲酯的聚合活性最大。基團轉移聚合的聚合速率適中，具有活性聚合的全部特徵，可進行分子量調節和聚合物的分子設計。與陰離子活性聚合相比，此法可在室溫附近（20~70℃）進行。但由於適用范圍不廣，通過基團轉移活性聚合來合成嵌段共聚物具有一定的局限性。
可控/活性自由基聚合

陰離子、陽離子活性聚合能較好的控制鏈增長。長期以來，人們一直渴望這種控制反應能夠在自由基聚合中實現，既保持離子型活性聚合的控制反應能力，又能夠保持自由基聚合自身的優越性。相對其它聚合方式，自由基聚合具有明顯的優勢：可選擇的單體種類多；自由基聚合反應條件溫和，對單體純度和環境要求相對較低。可控活性自由基技術的出現，為實現自由基聚合反應的可控性開辟了道路，並已成為當今高分子化學界的研究熱點。增長自由基和休眠種之間的交換可能是所有活性自由基聚合體系最為重要的特點。 Richards在20世紀70年代首次提出聚合轉化反應的概念—聚合轉化法：通過某個化學反應改變聚合物的鏈末端，進而引發不同聚合機理的另一單體反應。採用聚合轉化法可以結合兩種聚合機理的優勢，彌補單一聚合機理的缺陷，得到其它方法難於合成的特異結構和性質的聚合物，如特種嵌段、接枝、梳狀、星狀等形態、性能獨特優異的新材料。
正離子聚合向自由基聚合轉化

正離子活性聚合研究已經取得很大的進展，Chung發現一種簡便的硼烷體系，在常溫下與O2反應生成碳氧自由基,從而引發其它單體進行活性自由基聚合，並用此合成了嵌段聚合物。用活性正離子聚合法合成末端是叔氯的聚異丁烯，並將末端轉化成硼烷基，然後引發苯乙烯發生自由基聚合反應生成嵌段聚合物。
正離子聚合轉為負離子聚合

正離子聚合轉化為負離子聚合首先要終止正離子聚合，然後將相應的末端基轉化為負離子聚合的引發劑，引發負離子聚合。通過正離子聚合向負離子聚合轉化合成含聚異丁烯的嵌段共聚物有很多研究。如Hatada等[25]利用異丁烯正離子活性聚合得到雙端叔氯聚異丁烯後，經一系列反應將鏈末端定量轉化，得負離子型引發劑，然後引發能進行負離子聚合的單體進行負離子聚合，得到三嵌段共聚物PMMA-PIB-PMMA。
正離子聚合轉化為縮聚反應

Tuncai先用三氟甲磺酸/四氫噻吩在-30℃引發異丁烯乙烯基醚的活性正離子聚合，反應一段時間後，加入帶偶氮基團的齊聚酯二醇，就可以得到異丁烯基醚和聚醋的嵌段聚合物。活性正離子聚合轉化法是合成嵌段共聚物的有效途徑。而這一過程中實現聚合物活性鏈末端轉化的關鍵是對聚合反應過程的有效控制。利用活性正離子聚合而引入功能性末端，進而實現轉化是當前研究的熱點。 ⑴力化學方法：兩種聚合物共同塑煉或在濃溶液中高速攪拌，當剪切力大到一定程度時，兩種主鏈將斷裂成兩種鏈自由基，交叉偶合終止就成為嵌段共聚物，但是產物中免不了混有原來兩種均聚物。
⑵縮聚反應：通過縮聚中的交換反應的方法制備嵌段聚合物，例如羥端基聚苯乙烯和羧端基的聚丙烯酸酯類進行酯化反應，可得嵌段共聚物。但是大分子直接的反應一般效率較低，所得到的產物包含一定量的未參與反應的均聚物，因此縮聚反應具有一定的局限性。
⑶特殊引發劑法：雙功能引發劑先後引發兩種單體聚合，可用來制備嵌段共聚物。例如含有偶氮和過氧化酯類雙功能引發劑，在適當溫度下下，先由偶氮分解成自由基，引發苯乙烯聚合，經偶合終止成帶有過氧化酯端基的聚苯乙烯。然後加入胺類，使過氧化酯端基分解，就可以使甲基丙烯酸甲酯繼續聚合成ABA型嵌段共聚物。 丙烯-乙烯嵌段共聚物的製法有溶劑法（淤漿法）、液相本體法和氣相本體法等。然後在同一聚合釜中通入氮氣驅除丙烯，再通入乙烯繼續進行聚合，即得丙烯-乙烯嵌段共聚物。
1．溶劑法（淤漿法）：間隙法·先將高純度丙烯通入聚合釜，用齊格勒型催化劑在50～90℃，0～10MPa壓力下於惰性溶劑（己烷或庚烷）中，在氫氣存在下進行淤漿聚合，製得丙烯均聚物－預聚物。然後再將其送入第二個聚合釜，用閃蒸法排除未反應的丙烯（並回收再用），同時通入乙烯進行氣固相反應，即生成所需的嵌段共聚物。先使丙烯在催化劑存在下於第一個聚合釜中製得丙烯均聚物，然後送入第二個聚合釜通入液相進行嵌段共聚，再經後處理即得所需之產品。
⒉氣相本體法：本體聚合法需要氮氣調節乙烯和丙烯單體的分壓，通過控制單體加入量及其比例，以生成不同品級的產品。再經分離、乾燥、擠出造粒，而得產品。在催化劑存在下，使丙烯在第一個聚合釜中聚合製得丙烯均聚物。淤漿法聚合工藝又有間隙法和連續法之分。
3．液相本體法此法採用兩釜串聯。

Ⅹ 高分子合成機理有哪些聚合實施方法有哪些

高分子合成機理：

包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和塗料等.其中,被稱為現代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠，已經成為國民經濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料，盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優點而獲得迅速的發展。

但目前業已大規模生產的還是只能尋常條件下使用的高分子物質,即所謂的通用高分子,它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點.而現代工程技術的發展。

則向高分子材料提出了更高的要求,因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發展,這樣就出現了許多產量低、價格高、性能優異的新型高分子材料。

1、高分子分離膜，高分子分離膜是用高分子材料製成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜.採用這樣的半透性薄膜。以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有省能、高效和潔凈等特點,因而被認為是支撐新技術革命的重大技。

2、膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等.用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等，用來制備分離膜的高分子材料有許多種類，現在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機硅等。

3、高分子磁性材料：是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物（合成樹脂、橡膠）的新應用領域的同時,而賦予磁與高分子的傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。

高分子磁性材料主要可分為兩大類,即結構型和復合型，所謂結構型是指並不添加無機類磁粉而高分子中製成的磁性體，目前具有實用價值的主要是復合型。

4、光功能高分子材料：是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。這一類材料已有很多,主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料（如塑料透鏡、接觸眼鏡等）、光轉換系統材料、光顯示用材料、光導電用材料、光合作用材料等。

聚合實施方法有：

1、本體聚合

組分簡單，通常只含單體和少量引發劑，所以操作簡便，產物純凈；缺點是聚合熱不易排除。工業上用自由基本體聚合生產的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯。

2、液聚合

優點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易於控制；缺點是聚合度較低，產物常含少量溶劑，使用和回收溶劑需增加設備投資和生產成本。

溶液聚合在工業上主要用於聚合物溶液直接使用的場合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作塗料和膠粘劑等。