“相反转”法制备结构与形貌可控的PA6/12微球及机理研究

Polymer microspheres with surface functional groups including amine, carboxyl, hydroxyl, and aldehyde group are of great potential applications in the fields of biochemistry, medicine, 3D printing, reaction catalysis，etc. In our study, PA6/12 microspheres, with regularly spherical shape and controllable size besides the narrow size distribution, are designed to be obtained through phase-inversion MCPA6/12/PS blends which are prepared via successive in-situ polymerization of styrene and lactam monomers in one reactor. Through systemic study of dynamics, morphological properties, etc, the mechanism of chemically induced phase separation for controlling the final morphology of MCPA6/12/PS blends can be illuminated. The studies have significant theoretical guidance on preparation of immiscible MCPA6/12/PS blends with special morphologies, and further on industrialization and application of the PA6/12 microspheres and so on.

表面具有羧基、羟基官能团的聚酰胺6/12（PA6/12）微球在生命科学、生物制药、3D打印等科技前沿领域具有巨大应用潜力。本项目设计采用原位双连续聚合（先苯乙烯原位自由基聚合，再内酰胺原位阴离子开环聚合）的方法制备具有奇特“相反转”形貌的PA6/12与聚苯乙烯（PS）合金（MCPA6/12/PS），最终制备具有结构可控、球形度好、粒径可调、粒径分布窄的PA6/12微米球。项目拟采用LLS跟踪反应过程，联合SEM、TEM等技术对聚合体系组成、聚合过程参数等与合金“相反转”形貌、合金中PA6/12组份结构的对应关系进行研究，并详细研究合金相分离动力学，阐明其“相反转”机理。项目预期研究结果不仅为“相反转”法制备可控结构、形貌的PA6/12微球提供明确思路，为产业化制备聚酰胺微球材料奠定坚实理论基础，而且对阐明不相容合金体系的微观相形貌演变规律及机理等关键科学基础问题有着重大的理论意义。

表面具有羧基、羟基官能团的聚酰胺6/12（PA6/12）微球在生命科学、生物制药、3D打印等科技前沿领域具有巨大应用潜力。本项目采用原位双连续聚合（先苯乙烯原位自由基聚合，再内酰胺原位阴离子开环聚合）的方法制备具有奇特“相反转”形貌的PA6/12与聚苯乙烯（PS）合金（MCPA6/12/PS），并最终制备具有结构可控、球形度好、粒径可调、粒径分布窄的PA6/12微米球。项目采用SEM、FTIR等技术对聚合体系组成、聚合过程参数等与合金“相反转”形貌、合金中PA6/12组份结构的对应关系进行研究，并详细研究了合金相分离动力学，阐明了其“相反转”机理。研究结果表明：1）当PS含量很低时，体系发生相反转。体系相反转形貌会受初始投料中LL/CL单体摩尔比的影响，LL /CL摩尔比越大，发生相反转时PS含量越高，且越容易出现局部相反转现象；2）MCA6/12/PS合金相形貌具有PS分子量及分子量分布依赖性。PS分子量大，相反转时PS含量低；PS分子量分布宽，相反转体系中PA6/12微球粒径分布也宽。聚合温度和聚合速度也会对合金相形貌产生显著地影响；3) 原位阴离子聚合制备得到的具有相反转形态的MCPA12/PS合金是一个热力学不稳定状态。项目研究结果不仅为“相反转”法制备可控结构、形貌的PA6/12微球提供明确思路，为产业化制备聚酰胺微球材料奠定坚实理论基础，而且对阐明不相容合金体系的微观相形貌演变规律及机理等关键科学基础问题有着重大的理论意义。