[發(fā)明專利]一種單分散聚合物微球的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210236629.7
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102731698A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊慶春;吳田;段菲紅;李文;胡芽
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F120/14;C08F120/18;C08F2/01
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子微球材料領(lǐng)域，具體涉及一種單分散聚合物微球的制備方法。

背景技術(shù)

高分子微球材料在色譜填料、分析化學(xué)、醫(yī)學(xué)免疫、生物工程、涂料、微電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，因此單分散、粒徑均勻的聚合物微球的制備是微球材料領(lǐng)域的熱點。

在微球制備技術(shù)方面，制備方法和制備體系逐步得到完善，基本已經(jīng)建立了均一尺寸的聚合物微球的制備方法。傳統(tǒng)的制備方法有乳液聚合和懸浮聚合法，但是前者只能制備粒徑小于1μm的顆粒，后者制備的聚合物微球粒徑在100-1000μm之間，且多分散性。70年代以來，國內(nèi)外學(xué)者研究出了許多合成聚合物微球的新技術(shù)，其中最重要的有種子溶脹法，根據(jù)需要可以制備得到粒徑在1-100μm的具有單分散性的聚合物微球，但是種子溶脹法步驟繁瑣，控制困難，周期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種單分散聚合物微球的制備方法，采用撞擊流反應(yīng)器，利用分散聚合法成功制備出粒徑分散均一、粒徑均勻、表觀形貌好的聚合物微球。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種單分散聚合物微球的制備方法，其特征在于包括有以下工藝步驟：在撞擊流反應(yīng)器中加入溶有穩(wěn)定劑的分散介質(zhì)，升溫，一次性加入溶有引發(fā)劑的單體，其中，單體用量為反應(yīng)總物質(zhì)（即溶有穩(wěn)定劑的分散介質(zhì)和溶有引發(fā)劑的單體的總量）的15-30?wt?%，引發(fā)劑用量為單體用量的1-4?wt?%，穩(wěn)定劑用量為單體用量的2?-5?wt?%，在65-75℃下恒溫聚合反應(yīng)24h，冷卻終止，得到聚合物微球乳液，然后用超速離心機5000r/min-7000r/min進行離心沉降，傾去上層清液后加入無水乙醇，經(jīng)超聲清洗，反復(fù)操作數(shù)次，將清洗后的微球在40-60℃下干燥至恒重，即得到粉末狀單分散聚合物微球。

按上述方案，所述的單體為苯乙烯、甲基丙烯酸酯類和丙烯酸酯類中的任意一種或多種的混合。

按上述方案，所述的甲基丙烯酸酯類為甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯，所述的丙烯酸酯類為丙烯酸甲酯或者丙烯酸丁酯。

按上述方案，所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈（AIBN）、偶氮二異庚腈(ADVN)或過氧化苯甲酰(BPO)。

按上述方案，所述的穩(wěn)定劑為聚乙烯吡咯烷酮（PVP），羥丙基纖維素（HPC）、聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯醇（PVA）或者聚乙二醇（PEG）。

按上述方案，所述的分散介質(zhì)為醇水類，其中醇水質(zhì)量比例范圍是100:0-70:30。

按上述方案，所述的單分散聚合物微球粒徑為1.0μm-5.5μm。

本發(fā)明采用撞擊流反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的反應(yīng)器制備單分散聚合物微球，在撞擊流反應(yīng)器中高度湍流的撞擊區(qū)，可強化次生流動，減小環(huán)流，有利于化學(xué)反應(yīng)速率的提高，同時撞擊流反應(yīng)器強烈的微觀混合特性有效的提高了分子碰撞的頻率，其強烈的壓力波動，改變了分子和流團的運動方式，促進了能量的轉(zhuǎn)換，從而促進了反應(yīng)的動力學(xué)過程，最終化學(xué)反應(yīng)速率和單體轉(zhuǎn)化率提高。

本發(fā)明采用分散聚合的原理在撞擊流反應(yīng)器中制備單分散聚合物微球，分散聚合是一種由溶于有機溶劑（或水）的單體通過聚合生成不溶于該溶劑的聚合物，而且形成膠態(tài)穩(wěn)定的分散體系的聚合工藝，且分散聚合最大的特點是可以直接制備大粒徑單分散的聚合物微球。分散聚合體系中主要組分為單體、分散介質(zhì)、穩(wěn)定劑和引發(fā)劑，體系中生成的聚合物粒子表面吸附穩(wěn)定劑，達到立體穩(wěn)定的效果。在撞擊流反應(yīng)器中進行分散聚合，有利于促進分散聚合的傳質(zhì)和傳熱，使得均相時微觀混合效果更好，粒子分散更加均勻，提高了反應(yīng)的聚合速率和單體轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)效率更高。

本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1）本發(fā)明中采用撞擊流反應(yīng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)反應(yīng)器，利用撞擊流反應(yīng)器強烈的微觀混合和壓力波動特性，通過增加分子間的碰撞頻率和提高有效碰撞達到促進反應(yīng)動力學(xué)過程，從而有利于化學(xué)反應(yīng)速率和單體轉(zhuǎn)化率的提高；

2）本發(fā)明制備的聚合物微球表觀形貌好，光滑、單分散性好、粒徑均一；

3）本發(fā)明工藝操作簡單，可以根據(jù)配方很好的控制微球粒徑，粒徑范圍適用性較好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1不同單體用量制備得到的聚苯乙烯微球的掃描電鏡圖；其中：（a）15%，（b）20%；

圖2為本發(fā)明實施例6單體用量20%時四口燒瓶制備的聚苯乙烯微球的掃描電鏡圖；

圖3為本發(fā)明實施例1不同單體用量制備得到的聚苯乙烯微球的粒徑分布圖；其中單體用量為25%；