一种聚丙烯酸酯微球及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯酸酯微球及其应用，粒径为1

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酸酯微球及其应用


[0001]本专利技术属于微球材料
，具体涉及一种聚丙烯酸酯微球及其应用。

技术介绍

[0002]微球材料是材料科学的一个重要分支，其高比表面积、粒径高度均匀、形貌粒径可控等特点令其广泛应用于分离、吸附、生物医学工程等领域。在如今交叉学科繁荣的时代，微球材料的应用已延伸到粉末涂料、光电子器件、催化、能源、分离吸附、药物递送等领域。近年来，对微球材料的研究不断扩展，从传统无机微球到有机高分子微球，从微米级粒径到纳米级粒径。同时，研究人员们也在不断寻找更加简便、快捷的方法来制备微球材料。高分子因易于加工、调控，从而在微球材料制备与应用中占有不可或缺的重要地位。高分子微球材料可采用非模板法和模板法制备，如溶剂挥发法、喷雾干燥法在内的非模板法通过特殊的合成方式或相变过程形成微球结构，模板法则通过后期去除牺牲模板以形成微球。
[0003]乳液模板法制备高分子微球属于模板法的范畴(Soft Matter,2005,1,107
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113)。乳液是表面活性剂(乳化剂)存在下将不相容的两种或以上的液体分散而形成的分散体系，可以是油包水，也可以是水包油若乳液的分散相为可聚合的反应性单体，将分散相聚合后再去除连续相液体，则可获得微球材料。通过油溶性反应性单体作为分散相，在添加相应乳化剂后在一定条件下可制得水包油型(W/O)乳液，经相应聚合后即可制备高分子微球。所得高分子微球在过滤与分离、吸附、粉末涂料、药物递送等领域有着广泛的潜在应用。
[0004]采用乳液模板法制备高分子微球，首先要获得较为稳定的乳液。为此，需要表面活性物质吸附在相界面以降低界面自由能。例如，采用传统小分子表面活性剂如各种司盘(Span)、吐温(Tween)及其衍生物制备乳液(CN202110503054.X，CN202080012614.5，CN201911299195.3)，但这类传统表面活性剂对乳液的稳定能力有限，因而需添加量较大，从而对最终的聚合物微球带来后处理繁琐、活性剂迁移、力学性能下降、表面性能难以控制等负面影响(Polymer,2005,46:1439
‑
1449)。为此，两亲性嵌段共聚物成为乳化剂的优秀备选方案(Macromolecules,2014,47(20):7091
‑
7098)，但这类乳化剂仍存在合成困难、价格偏高、难以洗脱与成品性能难控等问题。另外，分散相单体需要聚合及交联后方可形成具有一定力学强度的微球，而单体的聚合通常需要较高的反应温度或较长的聚合时间(CN113788909A，CN201810625199.5，CN201811605973.2，CN201910460573.5，CN201911299195.3，CN202110987721.6)，该过程可能导致单体未完全聚合时乳液的稳定性下降甚至破乳，从而无法得到所需的粒径分布均匀的聚合物微球。因此，通过乳液分散相的快速与温和条件聚合以制备粒径分布均匀的聚合物微球的工业化进程仍充满挑战。另一方面，微球的表面形貌与微球内部的孔结构对微球的功能及应用有着至关重要的影响(Macromolecules,2009,42,9351
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9356)，如何控制微球的形貌与孔结构成为相关研究的重中之重。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于克服现有技术缺陷，提供一种聚丙烯酸酯微球。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述聚丙烯酸酯微球的应用。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种聚丙烯酸酯微球，粒径为1
‑
200μm，其表面呈光滑或褶皱形貌，其内部呈实心或多孔结构，其由乳液经紫外
‑
可见光辐照引发聚合和固化制成，该乳液由油相液体、去离子水和Pickering乳化剂混合均质而成，该油相液体由丙烯酸酯单体、交联剂、稀释剂和裂解型自由基光引发剂混合而成，其中，交联剂为多官能度丙烯酸酯，稀释剂为水不溶性有机溶剂，Pickering乳化剂为环糊精类化合物。
[0009]该聚丙烯酸酯微球的具体制备包括：
[0010](1)配制丙烯酸酯单体、交联剂、稀释剂和裂解型自由基光引发剂组成的油相液体；
[0011](2)将Pickering乳化剂与去离子水加入上述油相液体中；
[0012](3)采用搅拌机将步骤(2)所得的物料进行搅拌，形成乳液，搅拌速度为1000
‑
10000rpm，搅拌时间为0.5
‑
30min；
[0013](4)采用紫外
‑
可见光辐照引发上述高内相乳液聚合，紫外
‑
可见光辐照的波长为200nm
‑
500nm波段中特定波长或某一波长范围、功率为50mW/cm2‑
20W/cm2、辐照时间为1
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10min；
[0014](5)将步骤(4)所得的物料经过滤、洗涤、干燥处理，即可获得聚丙烯酸酯微球。
[0015]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸C4
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C18烷基酯、甲基丙烯酸C4
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C18烷基酯、带有环状结构的丙烯酸酯和带有环状结构的甲基丙烯酸酯中的至少一种。
[0016]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
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己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二缩季戊四醇五丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯。
[0017]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述稀释剂为C5
‑
C18烷烃、C5
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C10单环烷烃、苯、甲苯、氯仿和四氯化碳中的至少一种。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述裂解型自由基光引发剂为Irgacure 651、Darocur1173、Irgacure 184、Irgacure 2959、Irgacure 907、Irgacure 369、TEPO、TPO和BAPO中的至少一种。
[0019]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述Pickering乳化剂为α
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环糊精、β
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环糊精、γ
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环糊精、乙基化β
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环糊精和乙酰基β
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环糊精中的至少一种。
[0020]在本专利技术的一个优选实施方案中，所述交联剂的添加量为所述丙烯酸酯单体的摩尔量的5
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45％，所述稀释剂的量占所述油相液体的0
‑
90wt％，所述裂解型自由基光引发剂的添加量为所述丙烯酸酯单体和交联剂的总量的0.2
‑
30wt％。
[0021]进一步优选的，所述Pickering乳化剂的加入量为油相液体和去离子水的总量的0.5
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10wt％，去离子水的量为油相液体和去离子水的总体积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酸酯微球，其特征在于：粒径为1
‑
200μm，其表面呈光滑或褶皱形貌，其内部呈实心或多孔结构，其由乳液经紫外
‑
可见光辐照引发聚合和固化制成，该乳液由油相液体、去离子水和Pickering乳化剂混合均质而成，该油相液体由丙烯酸酯单体、交联剂、稀释剂和裂解型自由基光引发剂混合而成，其中，交联剂为多官能度丙烯酸酯，稀释剂为水不溶性有机溶剂，Pickering乳化剂为环糊精类化合物。2.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯微球，其特征在于：所述丙烯酸酯单体为丙烯酸C4
‑
C18烷基酯、甲基丙烯酸C4
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C18烷基酯、带有环状结构的丙烯酸酯和带有环状结构的甲基丙烯酸酯中的至少一种。3.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯微球，其特征在于：所述交联剂为二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二缩三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、二缩季戊四醇五丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯。4.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯微球，其特征在于：所述稀释剂为C5
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C18烷烃、C5
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C10单环烷烃、苯、甲苯、氯仿和四氯化碳中的至少一种。5.如权利要求1所述的一种聚丙烯酸酯微球，其特征在于：所述裂解型自由基光引发剂为Irgacu...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊晓鹏，张益鹏，余兆菊，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：