聚合物／无机复合微球作为功能性高分子材料,拥有其它材料所不具备的特殊性质,如表面效应,体积效应等,因而在分析化学、电子信息、生物化学等高科技领域得到相当广泛的应用。传统制备聚合物微球的方法主要包括乳液聚合、无皂乳液聚合、微乳液聚合、细乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合和种子聚合等。但对于这些聚合方法,为了保证乳胶粒子尺寸的稳定性及均一性,往往需要添加一定量的表面活性剂或者分散稳定剂,因而会产生一系列诸如后期处理工艺复杂,污染环境,生产成本高等问题。Pickering乳液研究的日益成熟,使固体颗粒稳定的聚合体系成为研究的热点,有效地克服了上述问题。二氧化硅,氧化锌、四氧化三铁、氧化石墨烯等已被广泛地用作Pickering稳定剂,成功制备出尺寸分布均一的具有核壳结构的复合微球。二氧化钛因为其高折光指数、高光催化活性、无毒、原料来源丰富等优点被认为是最具有潜力的光催化材料之一因此也被广泛用于Pickering聚合体系来制备聚合物/二氧化钛复合微球。本论文利用受控非水溶胶—凝胶法制备出具有高光催化活性的锐钛型纳米二氧化钛,并以此作为Pickering稳定剂,通过光催化聚合体系,成功地制备了聚苯乙烯实心及空心微球,并详细研究了单体浓度、交联剂含量、二氧化钛稳定剂含量等对实心乳胶粒子尺寸和分散性的影响,以及十六烷、单体、二氧化钛用量对中空微球结构的影响。研究发现在聚合过程中,二氧化钛的稳定作用和光催化作用是形成聚合物微球的关键,单体相对无机颗粒量的增加会使微球尺寸变大甚至团聚,而交联剂的加入会使微球尺寸急剧变小,分布变宽。在制备中空微球的过程中,油相与二氧化钛比例的变化会影响到所得中空微球的结构与尺寸,而十六烷的加入和油水两相的高速均质是形成中空结构的关键。在Pickering乳液中,无机颗粒是一个非常重要的因素,它的表面性质,如电荷,尺寸,形状,润湿性以及颗粒之间的相互作用等都会影响Pickering乳液的性质,进而影响所得聚合物微球的形貌和结构。然而,并不是所有的纳米颗粒都可以被用来稳定乳液,目前已报道了几种对惰性纳米颗粒表面进行改性的方法,如化学接枝,离子交换以及表面活性剂改性等。其中,表面活性剂与无机颗粒的协同稳定作用被证明能够非常有效地稳定乳液。我们采用阴离子表面活性剂油酸钠和非离子表面活性剂油酸来改性二氧化钛,并以此作Pickering稳定剂,通过光催化聚合体系,制备了各种结构的聚苯乙烯/二氧化钛复合微球。未改性二氧化钛由于过度亲水不利于稳定初始液滴,在聚合过程中会发生液滴的瓦解,只能通过水相成核得到聚苯乙烯实心微球,二氧化钛的稳定作用是在聚合过程中逐步实现的。而用油酸钠改性的二氧化钛,疏水性提高比较充分,发生均匀絮凝,能够很好地稳定初始液滴发生液滴成核,生成聚合物中空微球,二氧化钛的稳定作用贯穿聚合始终。用油酸改性的二氧化钛,受限于两相接触,改性不均匀,同时发生两种聚合过程,生成实心和空心微球。我们因此也提供了一种控制无机颗粒稳定乳液聚合路径以及聚合物微球形貌和结构的有效方法。表面活性物质与无机颗粒的协同稳定作用,能够得到稳定性很高的Pickering乳液,而且改性方法相对简单,但是在稳定机理上仍然有待进一步的研究。而且表面活性物质的加入会使体系变复杂,限制其应用。而关于无机颗粒表面的化学改性,则研究的比较成熟。化学改性主要是在一定的介质中通过复分解、聚合反应、高能处理等在固体粒子表面形成包覆层。改性之后的固体粒子其分散、吸附、润湿等一系列性质都将发生变化,从而影响其对Pickering乳液的稳定效果及所到聚合产物的形貌与结构。我们利用二氧化钛表面引发聚合的特殊性,通过光催化聚合在二氧化钛颗粒表面原位接枝少量聚苯乙烯链,提高其疏水性并发生一定程度的絮凝,然后将其用作Pickering稳定剂来制备二氧化钛/聚苯乙烯复合微球。主要评估了纯二氧化钛、加入丙烯酸(AA)和加入对乙烯基苯磺酸钠(NaSS)三种改性体系的改性效果。结果发现,纯二氧化钛表面接枝的聚合物量非常少且较不均匀,得到两种不同结构的微球(表面较光滑的空心微球和尺寸较小的实心微球)。AA或者NaSS的加入能够有效提高二氧化钛表面聚合物的接枝效率以及均匀性,得到100-200nm实心小球覆盖的空心微球,同时大大提高所得复合微球中二氧化钛的固含量。我们提供了一种简单、有效改性二氧化钛颗粒表面性质和控制聚合路径以及聚合物微球形貌和结构的有效方法。