一种基于聚合物模板粒子的不对称空心微球的制备方法技术

本发明专利技术是一种基于聚合物模板粒子的不对称空心微球的制备方法。该方法通过调整分散剂、种子单体的量，能够改变聚合前分散相的尺寸大小，从而调节聚合物模板粒子的尺寸，进而控制最终空心微球的尺寸。通过调节乙醇/水的加料比例，能够控制硅烷的水解速率，进而控制第二步溶胶-凝胶进程的时间，能够制备出形态变化的空心微球。本发明专利技术方法采用无皂乳液聚合，操作简单，实验条件温和，能够高效地制备出不同微观形貌的不对称空心微球，并且易于分离及进一步加工，对不对称空心微球的研究与应用有着重要的意义。该合成工艺简便易行，易于规模化生产，并且具有通用性，适用于其他聚合物体系。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是。该方法通过调整分散剂、种子单体的量，能够改变聚合前分散相的尺寸大小，从而调节聚合物模板粒子的尺寸，进而控制最终空心微球的尺寸。通过调节乙醇/水的加料比例，能够控制硅烷的水解速率，进而控制第二步溶胶-凝胶进程的时间，能够制备出形态变化的空心微球。本专利技术方法采用无皂乳液聚合，操作简单，实验条件温和，能够高效地制备出不同微观形貌的不对称空心微球，并且易于分离及进一步加工，对不对称空心微球的研究与应用有着重要的意义。该合成工艺简便易行，易于规模化生产，并且具有通用性，适用于其他聚合物体系。【专利说明】
本专利技术属于不对称粒子的合成，具体地说是。技术背景不对称粒子泛指形状、化学组成和/或性能不对称、不均匀分布的粒子，也称Janus粒子或各向异性粒子。这种粒子在光学生物传感器、电子显示、功能性探针、自组装、表面活性剂等方面展示出了诱人的应用前景，因而越来越受到人们的关注。其制备方法也多种多样，常见于文献报道的各向异性复合粒子的主要制备方法有:微流体法、模板自组装法、分散聚合法、乳液聚合法等。微流体合成方法简单来说就是油相I和油相2从两个通道同时进入水相，形成Janus的乳滴,然后通过聚合固化乳滴成为Janus粒子。该方法可一步制备Janus粒子的方法，但尺寸大多限制在10 —100 μ m,而且制备过程中还存在一些缺陷，在一定程度上限制了微流体合成方法的应用。用拓扑选择表面改性的方法来制备Janus粒子，原理是将粒子的半球面遮盖，然后通过物理化学反应将暴露在外的另一半球面进行改性。模板自组装其一般原理是在两个底板组成的平行单元内，球形前体粒子分散液通过底板表面上二维排列的圆柱孔时，由于毛细管作用力的存在，单个球形粒子陷入圆柱孔中，然后将另一类粒子注入到同一圆柱孔中进行组装得到Janus粒子。可控表面成核方法源于种子增长乳液聚合技术，所不同的是可控表面成核方法采用无机纳米粒子作为种子，它既不会溶胀，也不会变形。但后三种方法通常产率较低，需要严格的条件，因而不利于工业上大量生产。目前，文献报道较多的不对称粒子的制备通常采用种子乳液聚合的方法，在这一方法中，交联的聚合物种子首先被不相容的单体溶胀，交联剂的加入使得聚合物种子更有弹性，弹性力诱导新的聚合物相的形成，相分离在随后的聚合中发生。Weitz等采用苯乙烯单体溶胀交联的聚苯乙烯种子，聚合形成一系列形状的不对称粒子，包括棒状、圆锥形、三角形和菱形。但上述方法未能成功制备出纳米或亚微米尺寸的不对称粒子，且不具有化学的各向异性。但该种合成工艺复杂繁琐，难以实现规模化生产。所获得的不对称粒子通常为实心粒子，对于不对称空心微球的研究文献中鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术是针对当前不对称粒子的复杂的合成工艺，以及不对称空心微球的有限的制备方法，提供了一种简单、高效的制备方法。本专利技术首先通过无皂乳液聚合制备带有正电荷的聚合物粒子，再加入硅烷偶联剂，以及不同比例的乙醇/水混合溶液，硅烷偶联剂的溶胶-凝胶进程产生了带负电荷的含硅齐聚物，从而通过静电作用这些齐聚物在聚合物粒子上增长，形成含硅的突起或壳。进一步由于体系的碱性乙醇/水混合溶液导致非交联的聚合物大分子链扩散到外部，从而形成了不对称的空心微球。通过调整分散剂、种子单体的量，能够调节聚合物模板粒子的尺寸，从而控制最终空心微球的尺寸。通过调节乙醇/水的加料比例，可以改变空心微球的微观形态。本专利技术的技术方案为:，其特征在于物料组成和配比及步骤如下:【权利要求】1.，其特征在于物料组成和配比及步骤如下: 2.如权利要求1所述的，其特征为所述的步骤(a)引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾-亚硫酸氢钠或偶氮二异丁月青。3.如权利要求1所述的，其特征为所述的种子单体苯乙烯、丙烯酸叔丁酯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯或丙烯腈。4.如权利要求1所述的，其特征为所述的硅烷偶联剂为3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷。【文档编号】B01J13/14GK103432971SQ201310410861【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日 【专利技术者】赫川, 牛群, 李玉丹 申请人:天津知顺科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚合物模板粒子的不对称空心微球的制备方法，其特征在于物料组成和配比及步骤如下：按照以上配比，将一定量的去离子水、种子单体、分散剂聚乙烯吡咯烷酮、引发剂，一并加入到反应器中，开启搅拌，整个过程通入氮气、回流冷凝，待体系到达40～80℃，聚合8～10小时，即制得聚合物模板粒子；将一定量的步骤（a）中得到的聚合物粒子悬浮液与一定比例的乙醇/水溶液混合，用5mol/L的NaOH溶液将体系的pH调节至14，搅拌十分钟后迅速加入硅烷偶联剂，在40℃～60℃下继续搅拌3小时，即获得了不对称的二氧化硅空心微球。FDA0000380298830000011.jpg,FDA0000380298830000012.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赫川，牛群，李玉丹，
申请(专利权)人：天津知顺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：