[發明專利]一種基于水熱處理調控聚苯乙烯微球單分散性的方法

有效

• 申請號: 201310240501.2
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN103333280A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 戴李宗;張龍;袁叢輝;余世榮;高輝;許一婷;曾碧榕;羅偉昂
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F2/12;C08F6/14
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及一種調控聚苯乙烯微球單分散性的方法，具體涉及一種基于水熱處理將單分散性差的聚苯乙烯微米球轉化為單分散良好的聚苯乙烯納米微球的方法，屬于高分子微球材料領域。?

背景技術

高分子微球是指尺寸在納米級至微米級之間，形狀為球形或其它幾何體的高分子材料或高分子復合材料，其形貌可以是多種多樣的，包括實心、空心、多孔、啞鈴型、洋蔥型等。根據高分子微球的粒徑分布，又可將高分子微球分為單分散、窄分散和多分散微球。單分散聚合物微球是一類新型的高分子材料，因其具有高度一致的尺寸和特殊的物理化學性能，在光學、磁學、生物醫學、新材料制備等方面具有廣泛的應用。單分散聚合物微球在制備過程中存在兩大技術難點：(1)聚合物微球粒徑大小的控制；(2)聚合物微球粒徑分布的控制(分散系數≤0.05)。單分散的高分子微球在工業上極有應用潛力，但造價昂貴，因此對聚合物微球粒徑分布的控制顯得越來越重要。?

單分散聚苯乙烯(PS)微球因具有優良的疏水性、不可生物降解性且粒子大小可控性好、表面反應活性高、凝膠性好在諸多科學技術領域有著廣泛的應用前景。目前，已有的單分散聚苯乙烯微球制備技術都是局限于通過調節聚合反應條件如穩定劑、分散劑和分散介質極性等因素來調控合成的，只能在某些特定的化學計量比下獲得單分散聚苯乙烯微球，大部分情況下得不到尺寸單分散的聚合物微球。因此，能夠提出一種簡單可行，低成本且環境友好的聚苯乙烯微球單分散性的調控方法顯得尤為迫切。?

水熱法是指在密封的壓力容器中，水為溶劑，在高溫高壓的條件下進行的化學反應。因其高溫、高壓特征被廣泛應用于無機納米晶體的合成，極少涉及熱穩定性差的高分子材料領域。正因如此，聚合物微球與水熱法的結合才更具研究潛力。聚苯乙烯微球應用于水熱體系產生微球尺寸與單分散性的變化已有相關報道，Zhang等(Zhang?Y,Chu?Y,Dong?L.One-step?synthesis?and?properties?of?urchin-like?PS/α-Fe₂O₃?composite?hollow?microspheres[J].Nanotechnology,2007,18(43):435608)以磺化聚苯乙烯微球為模板合成了PS/α-Fe₂O₃雜化空心微球，聚苯乙烯微球因熱穩定性差在水熱條件下熔融成PS膜。Yang等（Yang?Y,Chu?Y,Zhang?Y,et?al.Polystyrene-ZnO?core-shell?microspheres?and?hollow?ZnO?structures?synthesized?with?the?sulfonated?polystyrene?templates[J].Journal?of?Solid?State?Chemistry,2006,179(2):470-475）在水熱條件下制備PS/ZnO復合微球過程中發現表面未修飾磺酸基的單分散聚苯乙烯微球在水熱條件下單分散性變差，熔融成大尺寸、粒徑不一的聚苯乙烯微球。本發明創新性地將單分?散性較差的聚苯乙烯微米球進行水熱處理得到單分散性良好的聚苯乙烯納米微球，在已有的關于聚苯乙烯微球單分散性的調控方法中，基于水熱處理調控聚苯乙烯微球單分散性的方法仍未見報道。?

發明內容

本發明旨在提供一種調控聚苯乙烯微球單分散性的方法，具體涉及一種基于水熱處理將單分散性差的聚苯乙烯微米球轉化為單分散良好的聚苯乙烯納米微球的方法。該方法操作簡單可行，可以極大降低單分散聚苯乙烯微球的制備成本而且利于資源的回收利用。?

本發明的目的通過以下技術方案來實現：?

（1）聚苯乙烯微米球的制備?

在裝有回流冷凝管和磁力攪拌器的三頸瓶中加入一定量穩定劑和39mL溶劑，通入N₂，攪拌下升溫至81℃使穩定劑溶解，一次性加入溶有引發劑的苯乙烯單體8.8mL，N₂氣氛下攪拌并恒溫反應9h得到聚苯乙烯微米球乳液。?

本發明所述穩定劑可選羥丙基甲基纖維素(HPC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K30)、聚乙二醇(PEG，分子量大于10000)、聚丙烯酸（PAA，分子量1000～5000）任意一種。?

本發明所述穩定劑的添加量為單體量6.0wt%～13.0wt%。?

本發明所述引發劑可選過氧化苯甲酰、偶氮二異丁腈任意一種。?

本發明所述引發劑添加量為單體量0.8wt%～1.5wt%。?