[發(fā)明專利]用溶脹聚合法制備聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的中空球的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710302192.1
• 申請日: 2004-11-11
• 公開（公告）號: CN101259403A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊振忠;楊穆;馬勁
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

相關(guān)申請

本申請是申請?zhí)枮?00410009774.7，申請日為2004年11月11日，名稱為“用模板法制備中空球和復(fù)合中空球的方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于中空結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，特別涉及以聚合物中空球為模板來制備無機物、金屬、有機物中空球和復(fù)合結(jié)構(gòu)的中空球的方法。

背景技術(shù)

中空結(jié)構(gòu)球體是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的功能材料，中空球在催化、藥物輸送、人造細胞、輕質(zhì)填料、絕緣材料、低介電材料、光子晶體等領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用前景。通過核殼結(jié)構(gòu)膠體粒子來制備這類材料是一種常用的方法。在一種粒子表面包覆或反應(yīng)上另一種(或幾種)物質(zhì)的殼，從而賦予粒子新的特性。例如，殼物質(zhì)可以改變膠體粒子的表面電荷、表面反應(yīng)特性以及增強其穩(wěn)定性和分散性。另外，根據(jù)需要可以在膠體粒子表面引入帶電的、磁性的、有催化特性的、光學(xué)活性的、導(dǎo)電的物質(zhì)，從而賦予粒子以功能性。目前，制備核殼結(jié)構(gòu)的方法主要包括以下兩個方面：(1)表面反應(yīng)；(2)表面沉積。美國等人通過對無機粒子表面進行偶聯(lián)劑處理后，再加入二乙烯基苯和自由基引發(fā)劑，制備了聚二乙烯基苯包覆無機物的核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子(H.T.Oyama，R.Sprycha，A.Zelenev，E.“Coatingof?Uniform?Inorganic?Particles?with?Polymers”，J.Colloid?Polym.Sci.1993，160，298-303；R.Sprycha，H.T.Oyama，A.Zelenev，E.“Characterization?of?Polymer-coated?Silica?Particles?byMicroelectrophoresis”，Colloid?Polym.Sci.1995，273，693-670)。英國Armes的研究小組制備了導(dǎo)電聚吡咯、導(dǎo)電聚苯胺包覆聚苯乙烯的膠體粒子(C.Barthet，S.P.Armes，S.F.Lascelles，S.Y.Luk，H.M.E.Stanley，“Synthesis?and?Characterization?of?Micrometer-SizedPolyaniline-Coated?Polystyrene?Latexs”，Langmuir??1998，14，2032-2041)。當(dāng)聚吡咯或聚苯胺的含量在8wt％左右的時候就能達到和本體相當(dāng)?shù)膶?dǎo)電率。聚電解質(zhì)的層層吸附是制備核殼結(jié)構(gòu)膠體粒子的一種非常有效的方法。把相反電荷的聚電解質(zhì)層層吸附至膠體粒子表面，重復(fù)多次，就可以制備聚電解質(zhì)包覆的膠體粒子。德國Caruso等用單體散聚苯乙烯膠體粒子為模板，通過層層靜電自組裝，制備了聚乙烯基氯化銨和聚苯乙烯磺酸鈉包覆的膠體粒子，其中每吸附一層聚電解質(zhì)，膠體粒子的平均直徑約增加1.5nm。他們還通過靜電吸附作用將帶有電荷的二氧化硅、二氧化鈦、四氧化三鐵以及金屬銀、金納米粒子組裝到聚苯乙烯膠體粒子的表面，制備了核殼結(jié)構(gòu)的膠體粒子(F.Caruso，“Hollow?Capsules?Processing?through?ColloidalTemplating?and?Self-Assembly”，Chem.Eur.J.2000，6，413-419；F.Caruso，M.Spasova，A.Susha，M.Giersig，R.A.Caruso，“MagneticNanocomposite?Particles?and?Hollow?Spheres?Constructed?by?a?SequentialLayering?Approach”，Chem.Mater.2001，13，109-116；F.Caruso，X.Y.Shi，R.A.Caruso，A.Susha，“Hollow?Titania?Spheres?From?LayeredPrecursor?Deposition?on?Sacrificial?Colloidal?Core?Particles”，Adv.Mater.2001，13，740-744)。層層自組裝的優(yōu)點：聚合物層的厚度可以根據(jù)吸附層的數(shù)目進行精細調(diào)節(jié)；不同大小和形狀的膠體粒子都可作為模板進行聚電解質(zhì)的層層組裝。缺點是：必須反復(fù)離心清洗將體系中殘余的聚電解質(zhì)除去；要得到一定厚度的聚合物層必須經(jīng)過多次的自組裝；對于不帶電荷的聚合物不能進行組裝。中國楊振忠等利用部分磺化單分散聚苯乙烯小球為模板，通過溶膠凝膠、表面聚合得到核殼微球，去核處理得到無機、有機或其復(fù)合中空微球，該方法優(yōu)點在于通過控制磺化層厚度可同時調(diào)節(jié)空腔大小和殼層厚度，另外磺化層提供了一個親水層和正電荷，利于無機前體、帶電單體及聚合物在磺化層吸附和反應(yīng)，有利于形成連續(xù)光滑殼體，并提高了前體的利用率(Z.Z.Yang，Z.W.Niu，Y.F.Lu，Z.B.Hu，C.C.Han，“Templatedsysnthesis?of?inorganic?hollow?spheres?with?a?tunable?cavity?size?ontocore-shell?gel?particles”，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.2003，42，1943-194；Z.W.Niu，Z.Z.Yang，Z.B.Hu，Y.F.Lu，C.C.Han，“Polyaniline-silica?composite?conductive?capsules?and?hollowspheres”，Adv.Funct.Mater.2003，13，949-954)。