本发明专利技术提供了一种聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法，依次包括以下步骤：a.将聚苯乙烯类聚合物溶解于有机溶剂，配制不同聚苯乙烯类聚合物质量分数的有机溶液作为油相；b.将乳粒稳定剂和无机盐类溶解于蒸馏水，过滤，滤液作为外水相；c.根据目标聚苯乙烯类空心微球直径、壁厚要求和聚苯乙烯类聚合物本体密度计算不同聚苯乙烯类聚合物质量分数时对应的复合乳粒外径；d.组装构建乳粒发生器；e.制备油相包覆蒸馏水的复合乳粒；f.收集复合乳粒，静止后测量复合乳粒的内径和外径；g.将复合乳粒收集入乳粒收集瓶，水浴控温固化，获得满足目标几何尺寸的聚苯乙烯类空心微球。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法，属聚合物加工成型领域。所制备的制备聚苯乙烯类空心微球可广泛应用对聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚有严格要求如胶体晶模板和激光惯性约束聚变等领域。
技术介绍
因聚苯乙烯类聚合物不含高原子序数元素及良好成球性，聚苯乙烯类空心微球是高能物理实验和胶体晶模板等领域亟需的一类微球。不同用途对聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚有明确的要求。然而，传统二次机械乳化法制备的聚苯乙烯类空心微球直径、壁厚分布宽。直径范围从数十微米至上千微米，壁厚范围从数微米至数十微米。为了挑选出满足目标几何尺寸的聚苯乙烯类空心微球，制备的批次微球通过分级筛筛分、人工初选以及精密测量后精选等多个工序才能挑选出所需求的微球。通常情况下，批次微球中直径和壁厚同时满足要求的微球产率不足1%。为了大幅度降低后续挑球和测量工序的工作量，实现聚苯乙烯类空心微球几何尺寸从“按需海选”到“按需定制”的转变，如何制备满足目标几何尺寸的聚苯乙烯类空心微球成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法。
本专利技术的聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法，依次包括以下步骤：
a.将聚苯乙烯类聚合物溶解于有机溶剂，配制不同聚苯乙烯类聚合物质量分数的有机溶液作为油相，利用高精度密度计测量室温时油相溶液密度和聚苯乙烯类聚合物本体密度；
b.将乳粒稳定剂和无机盐类溶解于蒸馏水，过滤，滤液作为外水相；
c.根据目标聚苯乙烯类空心微球直径、壁厚和聚苯乙烯类聚合物本体密度计算聚苯乙烯类空心微球，利用固化过程中复合乳粒内径和目标聚苯乙烯类空心微球内径基本相同以及聚苯乙烯类聚合物质量在复合乳粒中和目标微球中质量守恒的规律，计算获得室温下油相为不同聚苯乙烯类聚合物质量分数时对应的复合乳粒外径；
d.根据复合乳粒的内径和外径选取用于乳粒发生器内水相、油相和外水相玻璃管道的尺寸，组装构建乳粒发生器；
e.分别用不同容量的注射器吸取一定量的蒸馏水、油相溶液和外水相溶液，并将注射器安装固定在三个微量注射泵上，三个注射器与乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道连接，设置三个微量注射泵的流速，分别将蒸馏水、油相和外水相注入乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道，制备油相包覆蒸馏水的复合乳粒；
f.收集少量复合乳粒置于显微镜下，静止后测量复合乳粒的内径和外径。如复合乳粒内径和外径分别与目标微球的内径和理论计算外径值接近，则将装有外水相的乳粒收集瓶置于外水相管道出口处，收集复合乳粒；如复合乳粒内径和外径不满足上述要求，则适当调节微量注射泵的流速，重新收集少量复合乳粒观察测量，直到复合乳粒的内径和外径满足要求为止；
g.将满足几何尺寸要求的复合乳粒收集入乳粒收集瓶，然后将其放入旋转固化仪内水浴控温固化，温度55oC，旋转速率35rpm，固化时间48h；
h.固化结束后，停止加热，待水浴温度降温至室温后，将收集瓶内溶液倒出，用蒸馏水冲洗微球，然后将微球收集于样品瓶内，再分别用蒸馏水和无水乙醇清洗，放入烘箱，35oC干燥，获得满足目标几何尺寸要求的聚苯乙烯类空心微球。
本专利技术具有以下优点：
1.适用性强。本方法主要用于制备对微球直径和壁厚有明确要求的在高能物理实验以及胶体晶模板等方面有广泛应用的聚苯乙烯类空心微球。
2.直径和壁厚可控，批次微球几何尺寸一致性好。该方法基于聚苯乙烯类聚合物质量在复合乳粒中和目标微球中质量守恒和微流控对复合乳粒尺寸的可控性，从而实现了聚苯乙烯类空心微球几何尺寸的按需定制。
3.工艺简单，过程易控，成本低廉，易于实现。与传统二次机械乳化法制备方法比，该方法通过构建聚苯乙烯类空心微球、复合乳粒和同轴乳粒发生器这三者间关键几何尺寸关系以及精密调控复合乳粒产生过程，制备满足目标几何尺寸要求的聚苯乙烯类空心微球，不需要繁琐的操作。
附图说明
图1为采用本专利技术制备的聚苯乙烯类空心微球的显微镜照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本专利技术进行具体描述。有必要指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整。
实施例1将聚苯乙烯溶解于氟苯，配制聚苯乙烯质量分数分别为1.0%，5.0%，10.0%，15.0%，20.0%，25.0%和30.0%的氟苯溶液作为油相，利用高精度密度计测量室温时油相溶液密度和聚苯乙烯本体密度；聚乙烯醇、氯化钙与水按2.0:0.5:97.5质量分数配置水溶液，过滤水溶液，滤液作为外水相；当目标聚苯乙烯空心微球直径和壁厚分别为300μm和10μm，计算获得室温下聚苯乙烯质量分数8.0%时油相对应的复合乳粒壁厚为85μm；根据复合乳粒的内径和外径（300μm和466μm）选取1017、3040和80100这三种毛细管作为乳粒发生器内水相、油相和外水相管道，组装构建乳粒发生器；分别用容量5ml、5ml和50ml的注射器吸取3ml蒸馏水、4ml油相溶液和50ml外水相溶液，并将注射器安装固定在三个微量注射泵上，三个注射器与乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道连接，设置三个微量注射泵的流速分别为1.0ml/h，2.0ml/h和300.0ml/h，将蒸馏水、油相和外水相注入乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道，制备油相包覆蒸馏水的复合乳粒；收集少量复合乳粒置于显微镜下，静止后测量复合乳粒的内径和外径分别为380μm和580μm；调节三个微量注射泵的流速分别为0.8ml/h，2.5ml/h和350.0ml/h，重新收集少量复合乳粒观察测量，复合乳粒的内径和外径为302μm和470μm，与目标微球的内径和理论计算外径值接近；收集复合乳粒，将已收集一定数量复合乳粒的乳粒收集瓶安装在旋转固化仪的转轴上，水浴控温固化，温度55oC，旋转速率35rpm，固化时间48h；固化结束后，停止加热，待水浴温度降温至室温后，将收集瓶内溶液倒出，用蒸馏水冲洗微球，然后将微球收集于样品瓶内，再分别用蒸馏水和无水乙醇清洗，放入烘箱，35oC干燥，获得直径和壁厚主要分布在300μm-305μm和9μm-11μm范围内的聚苯乙烯空心微球。
图1为采用本专利技术制备的聚苯乙烯类空心微球的显微镜照片。
实施例2将聚α-甲基苯乙烯溶解于氟苯，配制聚α-甲基苯乙烯质量分数分别为2.0%，6.0%，10.0%，14.0%，20.0%，26.0%和30.0%的氟苯溶液作为油相，利用高精度密度计测量室温时油相溶液密度和聚α-甲基苯乙烯本体密度；聚氧化乙烯、氯化铵与水按1.0:1.0:98.0质量分数配置水溶液，过滤水溶液，滤液作为外水相；当目标聚α-甲基苯乙烯空心微球直径和壁厚分别为1000μm和30μm，计算获得室温下聚α-甲基苯乙烯质量分数10.0%时油相对应的复合乳粒壁厚为215μm；根据复合乳粒的内径和外径（1000μm和1430μm）选取4055、7080和260320这三种玻璃管作为乳粒发生器内水相、油相和外水相管道，组装构建乳粒发生器；分别用容量5ml、5ml和50ml的注射器吸取4ml蒸馏水、4ml油相溶液和50ml外水相溶液，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法，依次包括以下步骤：a.将聚苯乙烯类聚合物溶解于有机溶剂，配制不同聚苯乙烯类聚合物质量分数的有机溶液作为油相，利用高精度密度计测量室温时油相溶液密度和聚苯乙烯类聚合物本体密度；b.将乳粒稳定剂和无机盐类溶解于蒸馏水，过滤，滤液作为外水相；c.根据目标聚苯乙烯类空心微球直径、壁厚要求和聚苯乙烯类聚合物本体密度计算聚苯乙烯类空心微球，利用固化过程中复合乳粒内径和目标聚苯乙烯类空心微球内径基本相同以及聚苯乙烯类聚合物质量在复合乳粒中和目标微球中质量守恒的规律，计算获得室温下油相为不同聚苯乙烯类聚合物质量分数时对应的复合乳粒外径；d.根据复合乳粒的几何尺寸选取用于乳粒发生器内水相、油相和外水相玻璃管道的尺寸，组装构建乳粒发生器；e.分别将蒸馏水、油相和外水相注入乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道，制备油相包覆蒸馏水的复合乳粒；f.收集复合乳粒，静止后测量复合乳粒的内径和外径；如复合乳粒内径和外径不满足要求，则适当调节微量注射泵的流速，重新收集复合乳粒观察测量，直到复合乳粒的几何尺寸满足要求为止；g.将满足几何尺寸要求的复合乳粒收集入乳粒收集瓶，然后将其放入旋转固化仪内水浴控温固化，温度55 oC，旋转速率35 rpm，固化时间48 h；h.固化结束后，停止加热，待水浴温度降温至室温后，将微球收集于样品瓶内，清洗，35 oC干燥，获得满足目标几何尺寸要求的聚苯乙烯类空心微球。...
【技术特征摘要】
1.一种聚苯乙烯类空心微球直径和壁厚定制的方法，依次包括以下步骤：
a.将聚苯乙烯类聚合物溶解于有机溶剂，配制不同聚苯乙烯类聚合物质量分数的有机溶液作为油相，利用高精度密度计测量室温时油相溶液密度和聚苯乙烯类聚合物本体密度；
b.将乳粒稳定剂和无机盐类溶解于蒸馏水，过滤，滤液作为外水相；
c.根据目标聚苯乙烯类空心微球直径、壁厚要求和聚苯乙烯类聚合物本体密度计算聚苯乙烯类空心微球，利用固化过程中复合乳粒内径和目标聚苯乙烯类空心微球内径基本相同以及聚苯乙烯类聚合物质量在复合乳粒中和目标微球中质量守恒的规律，计算获得室温下油相为不同聚苯乙烯类聚合物质量分数时对应的复合乳粒外径；
d.根据复合乳粒的几何尺寸选取用于乳粒发生器内水相、油相和外水相玻璃管道的尺寸，组装构建乳粒发生器；
e.分别将蒸馏水、油相和外水相注入乳粒发生器的内水相、油相和外水相管道，制备油相包覆蒸馏水的复合乳粒；
f.收集复合乳粒，静止后测量复合乳粒的内径和外径；
如复合乳粒内径和外径不满足要求，则适当调节微量注射泵的流速，重新收集复合乳粒观察测量，直到复合乳粒的几何尺寸满足要求为止；
【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅芳，陈素芬，李波，张占文，李洁，苏琳，刘一杨，李靖，史瑞廷，初巧妹，黄勇，冯建鸿，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51
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