単分散性無機・有機復合粒子の新規合成法の開発

单分散无机/有机复合颗粒合成新方法的开发

基本信息

批准号：
15656163
负责人：
今野幹男
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

無機粒子としてFe_3O_4を用い、モノマーとしては反応特性がよく知られるスチレンを使って無機粒子と有機ポリマーの複合化を試みた。複合化は、酸性条件でのFe_3O_4粒子の酸化を低減するため、塩基性条件に調整した緩衝溶液中で行った。表面処理を施さないFe_3O_4粒子を用いた場合には、Fe_3O_4粒子とポリスチレンの親和性が著しく低く、Fe_3O_4粒子とポリスチレンとの複合化はほとんど見られなかった。一方、Fe_3O_4粒子をビニル系反応性シランカップリング剤、およびFe_3O_4粒子に特異吸着するとされるオレイン酸で表面処理した場合には、添加したFe_3O_4粒子の一部がポリスチレン粒子の内部に取り込まれ、Fe_3O_4粒子とポリスチレンとの親和性が向上した。しかし、ポリスチレン粒子中のFe_3O_4粒子含有率は低く、外部磁場応答性は必ずしも十分ではなかった。そこで本研究では、高いFe_3O_4粒子含有率の複合粒子作製を目的として、メタクリル酸メチル(MMA)モノマーでも複合化を試みた。前記の表面処理を施したFe_3O_4粒子を使ってポリメタクリル酸メチル(PMMA)と複合化させたところ、Fe_3O_4粒子の含有率はスチレンの場合より高くなることが判明した。また、作製する複合粒子の形態は重合系内のイオン強度により変化し、イオン強度を低く抑えた条件ではFe_3O_4粒子をコアとし、PMMAをシェルとするコア-シェル型粒子を合成できることがわかった。合成したコア-シェル型粒子は水中で長期分散安定であり、添加するモノマー量によってPMMAシェル層の厚さを制御できることがわかった。

我们使用 Fe_3O_4 作为无机颗粒，并使用以其反应特性而闻名的苯乙烯作为单体，以创建无机颗粒和有机聚合物的复合材料。在调节至碱性条件的缓冲溶液中进行络合，以减少酸性条件下Fe_3O_4颗粒的氧化。当使用未经表面处理的Fe_3O_4颗粒时，Fe_3O_4颗粒与聚苯乙烯之间的亲和力极低，并且几乎没有观察到Fe_3O_4颗粒与聚苯乙烯之间形成复合物。另一方面，当用乙烯基类反应性硅烷偶联剂和油酸对Fe_3O_4颗粒进行表面处理时，据说油酸特异性地吸附到Fe_3O_4颗粒上，所添加的Fe_3O_4颗粒的一部分被引入到聚苯乙烯颗粒中，并且Fe_3O_4颗粒与聚苯乙烯之间的亲和力得到了改善。然而，聚苯乙烯颗粒中Fe_3O_4颗粒的含量较低，对外部磁场的响应性不一定足够。因此，在本研究中，我们尝试与甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体进行复合，旨在生产具有高Fe_3O_4颗粒含量的复合颗粒。当使用经过上述表面处理的Fe_3O_4颗粒与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成复合材料时，发现Fe_3O_4颗粒的含量高于苯乙烯的含量。另外，所制备的复合粒子的形态根据聚合体系内的离子强度而变化，可知在离子强度较低的条件下，以Fe_3O_4粒子为核、以Fe_3O_4粒子为核、可以合成PMMA作为壳。结果发现，合成的核壳型颗粒在水中具有长期分散稳定性，并且PMMA壳层的厚度可以通过单体的添加量来控制。