聚乙烯胺微球的制备和形貌表征
目 录
1 引言 1
1.1 制备微球的方法及原理1
1.2 聚乙烯胺（PVAm）的性能和应用现状 2
1.3 PVAm的制备方法 4
1.4 PNVm微球的制备方法5
1.5 研究目的与意义6
2 实验部分6
2.1 主要仪器及试剂6
2.2 实验内容8
2.3 表征方法8
3 结果与讨论10
3.1 PNVF微球的制备及形貌表征10
3.2 PNVF微球酸性水解制备PVAm微球16
结 论19
致 谢20
参 考 文 献21
1 引言
我国的经济在飞速的发展，科技、工业也是发展迅速，这些情况带给了人们更加快速的交通，带来了充分的现代化产品，但是这些工业企业带来的危害也是十分严重的。许多大型化工企业如造纸、印染、纺织等所带来的是重金属含量非常高的工业废水，这种工业产业的高度集中，使得重金属污染越来越严重，对人们的危害也越来越大，这已经成为一种无法忽视的严重的环境污染。因此，对重金属污染的治理已经迫在眉睫，加强加深对重金属污染的治理的研究是非常重要的。
现在我们常用的去除水中重金属的方法为化学沉淀法、溶剂萃取分离法、氧化还原处理法、离子交换处理法、吸附法和膜分离技术这些方法。现在对重金属的吸附分离材料有无机吸附剂、有机（高分子）吸附剂以及炭质吸附剂。其中无极吸附剂有沸石、硅藻土等。现在的吸附分离材料有许多，对重金属离子的吸附分离还要继续研究。
聚乙烯胺（PVAm） 是一种将氨基直接连接在碳氢骨架上的水溶性高分子材料【1】。它在我们现实的生活生产中有着许多方面的应用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，譬如说聚乙烯胺被用在治理污水的过程之中，在生物与医药学方面也是运用广泛。在与我们生活息息相关的纺织行业里面也有着聚乙烯胺的应用，当然聚乙烯胺作为一种化学产品在化学研究领域如催化、表面改性等也得到了相当多的应用，主要是因为其含有的氨基非常之多且都是高活性的，但是聚乙烯胺还未在吸附技术中运用。又因为聚乙烯胺含有大量的高活性氨基，所以很有希望运用在吸附技术上，因此对聚乙烯胺的性能和应用的研究是很有必要的。
1．1 制备微球的方法及原理
（1） 乳液聚合法——反相乳液聚合法
乳液聚合法是制备聚合物微球的方法之一。用这种方法来制备聚合物微球，首先要形成乳胶，并且这种乳胶是稳定的，过程就是在增束溶胶里面让单体能够进行聚合反应【2】。在经过这一步骤后，聚合物微球还没有制作成功，要将上个过程凝聚的稳定的乳胶进行分离、脱水以及干燥这几个过程，这些过程都经历一遍之后，所得的最终产物才是聚合物微球。乳液聚合法中的反相乳液聚合法的优点就是制备聚合物微球的时候的聚合速率比较高，而且它的产物分子量也高，并且这种方法的反应式温和的，减免了副反应，这就使得这种方法对以后的应用有很大的帮助。这种方法也是先要将聚合单体在水里面经过溶解之后，在乳化剂的作用下将溶解后的单体与油相混合均匀，使之形成油包水(W/0)型的乳液来进行聚合【3】。这种方法的连续相使用的是非极性溶剂。
（2）悬浮聚合法
悬浮聚合法就是让那些小液滴悬浮在水中，然后进行聚合。但是在这过程中，要形成小液滴就需要借助外力来进行搅拌或振荡和分散剂一起将单体进行分散。用悬浮聚合法制备微球的粒径的分布是比较宽的，而且这种方法做出的微球粒径的平均数值是与水油比例是有一定的关系的，会随水油比的增大而减少，但是具体影响也不是非常大。悬浮聚合法有许多优点，如生产成本较低后续处理比较简单，溶液容易聚合，易于控制和传热，产物质地均匀等，但是它的缺点是必须要使用分散剂而且分散剂很难去除，并且这种方法也不能采取连续法进行生产【4】。
（3） 分散聚合法
分散聚合法也是为了形成稳定的胶体，但是又有与其他方法不一样的地方就在于这种方法分为合成核阶段和聚合物微粒增长阶段这两个阶段。此外，该方法来制备胶体是将单体、引发剂记忆稳定剂都投入混合溶剂之中，是这些物品在其中溶解，然后就是反应生成不溶于混合溶剂的单体经过聚合产生的聚合物【5】。这种方法就是为了形成稳定胶态的分散体系，但是这种方法在聚合过程中受的影响点比较多。
（4） 种子聚合法
种子聚合法的缺点主要为对反应条件的要求十分之高，而且非常难以控制，因此并不怎么适合于聚合不同类型的单体。但是该方法的优点也有许多，譬如说稳定性比较好，粒径分布窄等等，在制备各种各样功能型的乳胶来说，具有非常重要的作用，现在，这种方法常用来制作微米级别的聚合物微球【6】。
1.2 聚乙烯胺（PVAm）的性能和应用现状
1.2.1 PVAm的性能
PVAm这种物质上面含有许多的氨基，这就使得它拥有许多特殊的应用方法。此外，该种聚合物微球也是水溶性高分子的。PVAm含有多氨基的水溶性高分子, 因为其存在着大量氨基，所以这就让它拥有了一些新型的功能。这种聚合物微球的结构就是在碳氢骨架上直接连上氨基。它可以被用来合成许多不常见的、要求的功能比较特殊的化工产品，作为 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这种化工产品的一种起始原料, 譬如说在制备药品的时候或者说是制作染料等的时候可以加入聚乙烯胺。当然，聚乙烯胺也可以单独使用, 譬如说在造纸的时候，被用来作为增强剂使用； 在进行的水处理中，它可以被当做絮凝剂来进行水处理；另外在油田的生产中，聚乙烯胺又可以被用做压裂液、完井液。 随着技术的发展，聚乙烯胺在生物医学方面也有了一些方面的应用, 引起了相关方面的重视。
在现代社会，聚合物微球已经成为一种兴起的新型功能的高分子材料。这类产品在医药学的方面有着多方面的应用途径和价值，在化工这些方面的研究生产之中运用也是相当多的。而且，在生物这一领域也可以见到该类物品的运用。聚合物微球有许多优点，譬如说微球的粒径可以调控，形态可以改变，比较容易来修饰表面功能性的官能团等等，以及拥有一些与其他材料相比较而言的多功能性的特点，所以说聚乙烯胺的应用方面也是挺多的。
1.2.2 PVAm的应用现状
PVAm不仅具有非常重要的研究价值，还具有十分重要的应用价值。PVAm自身结构就是在碳氢骨架上直接连上氨基，这就使得它可以与醛类、卤代烃等等发生反应来制备新物质【7】。此外PVAm特殊的结构使得它可以金属离子进行结合，形成比较稳定的新物质，制作出含有其他功能的特殊材料。此外，该物质中分子的链的长度是可以再具体应用下，根据需求来进行调节的。当然，它的电荷密度也是可以根据不同场景情况下的需要来进行控制满足的。这种产品在污水处理中被用做阳离子絮凝剂，有非常特殊的应用效果。另外，在造纸中，加入PVAm可以作为增强剂用于纸张生产之中。除了这些以外，PVAm还可以被用作杀菌剂，生产抗菌塑料及杀菌洗涤剂等来用于灭菌、消毒。我们知道在现在许多工业制作中，许多原料都是有毒的，对人体的伤害也是比较大的，那么用毒性较小或者说是无害的原料来替代是非常有前景的，而PVAm就是这样一种有前景的材料。它可以被用在一些化妆、纸质产品的生产里面。当然，该物品的应用远远不止这些，它的空间非常广大，主要就是应为它自己本身的这种特有的物化性质导致的。在一些研究中，我们可以知道PVAm可以固载高锰酸钾，来对醇进行催化氧化【8】。非常值得高兴的就是，这个实验表明了该催化剂可以大大缩短了反应时间，而且也将原来的催化速率低这个问题也解决了，这又是一种PVAm的应用于进步。一些研究人员制作出来一种使用时间长、耐压且有光滑的复合膜，这种膜就是在聚矾基膜上加上了PVAm的膜制作出来的【9】，而且这种复合效果相当好。PVAm在分离技术领域被用来制作各式各样的复合膜材料【10】。而且，PVAm可以作为一种催化剂的载体被用在催化剂领域。当然，PVAm可以进行一些接枝聚合反应，被用于合成一些表面活性剂，然后再应用到相应的领域，譬如说制药这个地方。在一些现代生产制造里面用的表面活性剂无法被生物进行降解，但是用PVAm制作出来的聚糖类表面活性剂可以【11】，而且还有一些其它特殊的功效，因此可以在生物医学的许多方面都可以看到它的身影。石油是一种非常重要的矿物资源，在开采的时候要用到压裂液，在这个时候，PVAm也起到了用途，将其加入压裂液里面进行改良，当然，它也可以满足耐热、稳定等要求被作为一种原料用作为挖掘水泥助剂。PVAm也是一种比较环保的材料，它是没有氯的，但是它也有缺点，就是对纸张的可生物降解性会产生不利方面。在现代的分离技术领域、催化剂领域、制药领域、材料领域、染料领域、生物领域、污水处理领域、造纸等领域等有着非常广泛的空间来发挥它的功能。
1 引言 1
1.1 制备微球的方法及原理1
1.2 聚乙烯胺（PVAm）的性能和应用现状 2
1.3 PVAm的制备方法 4
1.4 PNVm微球的制备方法5
1.5 研究目的与意义6
2 实验部分6
2.1 主要仪器及试剂6
2.2 实验内容8
2.3 表征方法8
3 结果与讨论10
3.1 PNVF微球的制备及形貌表征10
3.2 PNVF微球酸性水解制备PVAm微球16
结 论19
致 谢20
参 考 文 献21
1 引言
我国的经济在飞速的发展，科技、工业也是发展迅速，这些情况带给了人们更加快速的交通，带来了充分的现代化产品，但是这些工业企业带来的危害也是十分严重的。许多大型化工企业如造纸、印染、纺织等所带来的是重金属含量非常高的工业废水，这种工业产业的高度集中，使得重金属污染越来越严重，对人们的危害也越来越大，这已经成为一种无法忽视的严重的环境污染。因此，对重金属污染的治理已经迫在眉睫，加强加深对重金属污染的治理的研究是非常重要的。
现在我们常用的去除水中重金属的方法为化学沉淀法、溶剂萃取分离法、氧化还原处理法、离子交换处理法、吸附法和膜分离技术这些方法。现在对重金属的吸附分离材料有无机吸附剂、有机（高分子）吸附剂以及炭质吸附剂。其中无极吸附剂有沸石、硅藻土等。现在的吸附分离材料有许多，对重金属离子的吸附分离还要继续研究。
聚乙烯胺（PVAm） 是一种将氨基直接连接在碳氢骨架上的水溶性高分子材料【1】。它在我们现实的生活生产中有着许多方面的应用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，譬如说聚乙烯胺被用在治理污水的过程之中，在生物与医药学方面也是运用广泛。在与我们生活息息相关的纺织行业里面也有着聚乙烯胺的应用，当然聚乙烯胺作为一种化学产品在化学研究领域如催化、表面改性等也得到了相当多的应用，主要是因为其含有的氨基非常之多且都是高活性的，但是聚乙烯胺还未在吸附技术中运用。又因为聚乙烯胺含有大量的高活性氨基，所以很有希望运用在吸附技术上，因此对聚乙烯胺的性能和应用的研究是很有必要的。
1．1 制备微球的方法及原理
（1） 乳液聚合法——反相乳液聚合法
乳液聚合法是制备聚合物微球的方法之一。用这种方法来制备聚合物微球，首先要形成乳胶，并且这种乳胶是稳定的，过程就是在增束溶胶里面让单体能够进行聚合反应【2】。在经过这一步骤后，聚合物微球还没有制作成功，要将上个过程凝聚的稳定的乳胶进行分离、脱水以及干燥这几个过程，这些过程都经历一遍之后，所得的最终产物才是聚合物微球。乳液聚合法中的反相乳液聚合法的优点就是制备聚合物微球的时候的聚合速率比较高，而且它的产物分子量也高，并且这种方法的反应式温和的，减免了副反应，这就使得这种方法对以后的应用有很大的帮助。这种方法也是先要将聚合单体在水里面经过溶解之后，在乳化剂的作用下将溶解后的单体与油相混合均匀，使之形成油包水(W/0)型的乳液来进行聚合【3】。这种方法的连续相使用的是非极性溶剂。
（2）悬浮聚合法
悬浮聚合法就是让那些小液滴悬浮在水中，然后进行聚合。但是在这过程中，要形成小液滴就需要借助外力来进行搅拌或振荡和分散剂一起将单体进行分散。用悬浮聚合法制备微球的粒径的分布是比较宽的，而且这种方法做出的微球粒径的平均数值是与水油比例是有一定的关系的，会随水油比的增大而减少，但是具体影响也不是非常大。悬浮聚合法有许多优点，如生产成本较低后续处理比较简单，溶液容易聚合，易于控制和传热，产物质地均匀等，但是它的缺点是必须要使用分散剂而且分散剂很难去除，并且这种方法也不能采取连续法进行生产【4】。
（3） 分散聚合法
分散聚合法也是为了形成稳定的胶体，但是又有与其他方法不一样的地方就在于这种方法分为合成核阶段和聚合物微粒增长阶段这两个阶段。此外，该方法来制备胶体是将单体、引发剂记忆稳定剂都投入混合溶剂之中，是这些物品在其中溶解，然后就是反应生成不溶于混合溶剂的单体经过聚合产生的聚合物【5】。这种方法就是为了形成稳定胶态的分散体系，但是这种方法在聚合过程中受的影响点比较多。
（4） 种子聚合法
种子聚合法的缺点主要为对反应条件的要求十分之高，而且非常难以控制，因此并不怎么适合于聚合不同类型的单体。但是该方法的优点也有许多，譬如说稳定性比较好，粒径分布窄等等，在制备各种各样功能型的乳胶来说，具有非常重要的作用，现在，这种方法常用来制作微米级别的聚合物微球【6】。
1.2 聚乙烯胺（PVAm）的性能和应用现状
1.2.1 PVAm的性能
PVAm这种物质上面含有许多的氨基，这就使得它拥有许多特殊的应用方法。此外，该种聚合物微球也是水溶性高分子的。PVAm含有多氨基的水溶性高分子, 因为其存在着大量氨基，所以这就让它拥有了一些新型的功能。这种聚合物微球的结构就是在碳氢骨架上直接连上氨基。它可以被用来合成许多不常见的、要求的功能比较特殊的化工产品，作为 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这种化工产品的一种起始原料, 譬如说在制备药品的时候或者说是制作染料等的时候可以加入聚乙烯胺。当然，聚乙烯胺也可以单独使用, 譬如说在造纸的时候，被用来作为增强剂使用； 在进行的水处理中，它可以被当做絮凝剂来进行水处理；另外在油田的生产中，聚乙烯胺又可以被用做压裂液、完井液。 随着技术的发展，聚乙烯胺在生物医学方面也有了一些方面的应用, 引起了相关方面的重视。
在现代社会，聚合物微球已经成为一种兴起的新型功能的高分子材料。这类产品在医药学的方面有着多方面的应用途径和价值，在化工这些方面的研究生产之中运用也是相当多的。而且，在生物这一领域也可以见到该类物品的运用。聚合物微球有许多优点，譬如说微球的粒径可以调控，形态可以改变，比较容易来修饰表面功能性的官能团等等，以及拥有一些与其他材料相比较而言的多功能性的特点，所以说聚乙烯胺的应用方面也是挺多的。
1.2.2 PVAm的应用现状
PVAm不仅具有非常重要的研究价值，还具有十分重要的应用价值。PVAm自身结构就是在碳氢骨架上直接连上氨基，这就使得它可以与醛类、卤代烃等等发生反应来制备新物质【7】。此外PVAm特殊的结构使得它可以金属离子进行结合，形成比较稳定的新物质，制作出含有其他功能的特殊材料。此外，该物质中分子的链的长度是可以再具体应用下，根据需求来进行调节的。当然，它的电荷密度也是可以根据不同场景情况下的需要来进行控制满足的。这种产品在污水处理中被用做阳离子絮凝剂，有非常特殊的应用效果。另外，在造纸中，加入PVAm可以作为增强剂用于纸张生产之中。除了这些以外，PVAm还可以被用作杀菌剂，生产抗菌塑料及杀菌洗涤剂等来用于灭菌、消毒。我们知道在现在许多工业制作中，许多原料都是有毒的，对人体的伤害也是比较大的，那么用毒性较小或者说是无害的原料来替代是非常有前景的，而PVAm就是这样一种有前景的材料。它可以被用在一些化妆、纸质产品的生产里面。当然，该物品的应用远远不止这些，它的空间非常广大，主要就是应为它自己本身的这种特有的物化性质导致的。在一些研究中，我们可以知道PVAm可以固载高锰酸钾，来对醇进行催化氧化【8】。非常值得高兴的就是，这个实验表明了该催化剂可以大大缩短了反应时间，而且也将原来的催化速率低这个问题也解决了，这又是一种PVAm的应用于进步。一些研究人员制作出来一种使用时间长、耐压且有光滑的复合膜，这种膜就是在聚矾基膜上加上了PVAm的膜制作出来的【9】，而且这种复合效果相当好。PVAm在分离技术领域被用来制作各式各样的复合膜材料【10】。而且，PVAm可以作为一种催化剂的载体被用在催化剂领域。当然，PVAm可以进行一些接枝聚合反应，被用于合成一些表面活性剂，然后再应用到相应的领域，譬如说制药这个地方。在一些现代生产制造里面用的表面活性剂无法被生物进行降解，但是用PVAm制作出来的聚糖类表面活性剂可以【11】，而且还有一些其它特殊的功效，因此可以在生物医学的许多方面都可以看到它的身影。石油是一种非常重要的矿物资源，在开采的时候要用到压裂液，在这个时候，PVAm也起到了用途，将其加入压裂液里面进行改良，当然，它也可以满足耐热、稳定等要求被作为一种原料用作为挖掘水泥助剂。PVAm也是一种比较环保的材料，它是没有氯的，但是它也有缺点，就是对纸张的可生物降解性会产生不利方面。在现代的分离技术领域、催化剂领域、制药领域、材料领域、染料领域、生物领域、污水处理领域、造纸等领域等有着非常广泛的空间来发挥它的功能。
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