一步分散聚合制备雪人、哑铃、树莓状或核-壳结构的单分散聚合物微球的方法，属于分散聚合技术。本发明专利技术利用起始一步加入所有反应试剂(包括单体、交联剂、引发剂、还可包括功能单体等)进行分散聚合而制备雪人状、哑铃形、树莓状及核-壳结构的聚合物微球。本发明专利技术方法简单、有效。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种一步分散聚合直接制备雪人状、哑铃形、树莓状以及核-壳结构 的单分散功能聚合物微球的方法，尤其涉及利用起始一步加入所有反应试剂（包括单体、 交联剂、引发剂等）进行分散聚合而制备雪人状、哑铃形、树莓状及核-壳结构的聚合物微 球，属于分散聚合技术。
技术介绍
分散聚合起始于一均相体系，即开始时单体、稳定剂和引发剂等试剂均溶于反应 介质；随着聚合反应的进行，生成的聚合物链达到临界链长而从反应介质中析出、沉淀、成 核-这一阶段为成核期；之后，单体向粒子相内扩散并反应而使粒子增长，同时单体也可在 粒子和介质间界面及连续相中反应，这一阶段为粒子增长期，反应类似种子聚合。 分散聚合起始加入功能试剂，可很容易获得含特定功能基团的聚合物微球。但 是，聚合开始就加入交联剂、亲水共聚单体（如丙烯酸-AA)等功能试剂、且它们的含 量较大（lwt. %，相对主单体重量百分比，wt. % )时，体系稳定性和微球单分散性易 破坏，微球易相互粘连且粒径分布变宽。如：交联剂快速反应形成交联结构使增长粒 子紧缩，不利于连续相单体向粒子相扩散，使单体在连续相中聚合增加，造成二次成核 (SongJ.S. ,ffinnikM.A. ,et.al. ,J.Am.Chem.Soc. , 2004, 126, 6562-6563；Macromolecul es, 2005, 38, 8300-8307 ;Macromolecules, 2006, 39, 8318-8325);亲水单体共聚使低聚物 在连续相中溶解能力增大，导致成核期变长，粒径分布变宽（ZhangH.T，Yuan,X.Y.，Huang J. X.，Reactive&FunctionalPolymers, 2004, 59, 23-31)〇 为解决上述问题，WinnikM.A.等采用成核期后加入交联剂等功能单体，即两 步加料分散聚合方法（2-Dis.P.)，获得了单分散的均匀交联、仅壳交联（核-壳结构， PengB. ,WeeE. ,ImhofA. ,BlaaderenA. ,Langmuir, 2012, 28, 6776-6785；ffangS.L. ,Yue K. ,LiuL.Y. ,Yangff.T.,J.ColloidInterfaceSci., 2013, 389, 126-133；ffangS.L. ,Yang X.F.,LiuL.Y.,YangW.T.,ChineseJ.Polym.Sci., 2012, 30, 865-872)、或部分区域高度 交联（凹坑形，CongH.L.,WangJ.L,YuB.，TangJ.G.，CuiW.，J.ColloidInterface Sci. ,2013, 411，41-46)的聚合物微球。此外，ZengZ.H等采用一步加料、光引发RAFT分散 聚合（光引发剂和RAFT试剂都在起始加入）简单、直接制备了单分散、高交联的功能聚合 物微球（TanJ.B.，RaoX.，YangJ.W.，ZengZ.H.，Macromolecules，2012, 45, 8790-8795; Macromolecules, 2013, 46, 8441-8448 ；Macromolecules, 2014, 47(19), 6856-6866；RSC Adv.，2015, 5, 18922-18931)。ShimS.E.等在一步加料分散聚合中使用较长链交联剂降低 交联密度也获得了单分散交联聚合物微球（ShimS.E.，JungH.，LeeK.，LeeJ.M.，Choe S.J.ColloidInterf.Sci. , 2004, 279, 464-470；KimJ.ff. ,SuhK.D.,ColloidPolym.Sci.，1999, 277, 210-216)。上述研究主要关注能否获得单分散的球形功能聚合物微球，很 少涉及非球形（如雪人状、哑铃形）聚合物微球；一步加料分散聚合一般所得微球多为球 形、表面光滑、均匀交联（聚合开始即交联）的聚合物微球，不易得到表面粗糙（树莓状） 和/或不均匀交联（核-壳结构，仅壳交联）的聚合物微球。 与球形聚合物微球相比，非球形微球在形状、结构、组成等方面具有非对称或不 均匀性，这使其在乳液稳定、光电显示、生物传感及催化等应用上显示独特、优异性能。目 前已发展出许多制备非球形聚合物微球的方法，其中，种子分相聚合法（MockE.B.，De BruynH.,HawkettB.S. ,GilbertR.G. ,ZukoskiC.F. ,Langmuir2006, 22 (9), 4037-4043 ； KimJ.ff. ,LarsenR.J. ,ffeitzD.A. ,J.Am.Chem.Soc. 2006, 128, 14374-14377；Zhang C.L. ,QuX.Z. ,LiJ.L. ,QiuD. ,YangZ.Z. ,Macromolecules, 2012, 45 (12), 5176-5184 ； PengB. ,VutukuriH.R. ,BlaaderenA. ,ImhofA. ,J.Mater.Chem. , 2012, 22, 21893-21900 ； ThomasS.S. ,ChenY.H. ,BonS.A.F. ,Langmuir, 2014, 30, 13525-13532),即以分散、乳 液聚合等所得球形微球为种子并经单体溶胀、升温、分相、聚合制备雪人状或哑铃形微球 的方法，是一种被普遍认可、可大批量制备非球形微球的方法。但是，该法仍存在一些局 限：如涉及步骤多（包括种子制备、交联和表面改性等）、溶胀交联种子耗时、非球形微球 各部分形貌、尺寸和表面粗糙度不能有效连续调控等。针对这些问题，YangW.T.等提出 利用分散聚合特点，采用分散聚合两步法，即在一锅分散聚合粒子增长期加入交联剂、弓丨 发剂及功能单体等，调控增长粒子不均匀交联或形成密实交联壳层，使被单体、齐聚物或 低分子量聚合物所溶胀的交联增长粒子在反应过程中发生相分离，制备了雪人状、哑铃形 或多部分功能聚合物微球（LiuY.N.,YangQ.，ZhuJ.M.,LiuL.Y.,YangW.Y.Colloid Polym.Sci. , 2015, 293, 523-532；LiuY.N. ,MaY.H. ,LiuL.Y. ,Yangff.Y. ,JColloid Interf.Sci. , 2015, 445, 268-276；LiuY.N. ,Liuff. ,MaY.H. ,LiuL.Y. ,Yangff.Y. ,Langm uir，2015, 31 (3)，925-936;刘莲英，杨青，杨万泰，马育红，刘亚男，刘旺，一锅分散聚合制备 非球形、树莓状及空心聚合物微球的方法，中国专利技术专利，【申请号】CN201310717922)。但该 方法仍需两步加料，不能像制备常规球形粒子那样通过起始一步加料制备非球形聚合物微 球。 与表面光滑的球形聚合物微球相比，树莓状微球表面有许多小粒子或突起，粗糙 度大，比表面积大，在构筑超亲水/疏水表面和制备光电、催化器件等方面性能突出。通 常，树莓状微球可通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一步分散聚合制备雪人、哑铃、树莓状或核‑壳结构的单分散聚合物微球的方法，其特征在于，将单体苯乙烯‑St、苯乙烯磺酸钠‑NaSS、引发剂偶氮二异丁腈‑AIBN以及交联剂搅拌、溶于有机溶剂和水的混合液中形成反应液；将反应液温度升至75℃开始反应一定时间，得到雪人状、或哑铃形、或树莓状、或核‑壳结构的单分散聚合物微球；所述交联剂为两个端基为双键的交联剂单体A、或三个端基为双键的交联剂单体B、或一个端基双键和一个端基三键的联剂单体C、或两个端基为三键的交联剂单体D中的一种或几种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘莲英，刘亚男，杨万泰，苏志娟，马育红，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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