[發明專利]一種基于改變非交聯種子親水性的各向異性粒子制備方法

有效

• 申請號: 201310302497.8
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN104292374B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 潘明旺;牛群;袁金鳳;劉曉;張廣林
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F120/44;C08F212/14;C08F214/06;C08F226/06;C08F220/28;C08F220/32;C08F220/18;C08F212/08;C08F214/22;C08F218/08;C08F220/06;C08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明是一種基于改變非交聯種子親水性的各向異性粒子制備方法。該方法首先制備出一系列具有不同表面親水性的聚合物種子，然后被與之不相容的單體溶脹，不同的界面張力誘導的與其不相容的聚合物的相分離的程度不同，從而控制相分離的程度，獲得形態可控的復合粒子，結果成功合成了一系列具有不同微觀形貌的各向異性復合粒子。本發明方法采用無皂乳液聚合，以水作為反應介質，不同于以往采用高度交聯的種子、各種有機溶劑作為分散相的方法，可制備出非交聯的復合粒子，有利于分離及進一步加工。該合成工藝簡便易行、清潔環保，易于規模化生產，并且具有通用性，適用于其他彼此不相容的聚合物體系。

技術領域：

本發明屬于各向異性不對稱復合粒子的合成，具體地說是一種基于改變非交聯種子親水性的各向異性粒子制備方法。

技術背景：

各向異性復合粒子泛指形狀、化學組成和/或性能不對稱、不均勻分布的粒子。這種粒子在分子識別和自組裝、光生物傳感器、界面修飾、電子紙、各向異性的成像探針、太陽能轉化、表面活性劑等方面展示出了誘人的應用前景，因而越來越受到人們的關注。常見于文獻報道的各向異性復合粒子的主要制備方法有：微流體合成、拓撲選擇表面改性、模板自組裝、可控相分離、可控表面成核等。

目前，文獻報道較多的各向異性復合粒子的制備方法是采用種子乳液聚合的方法，在聚合過程中控制相分離，但采用該方法制備的非對稱復合粒子的形態通常較單一，復雜形態粒子的制備仍然有限。在這一方法中，交聯的聚合物種子首先被不相容的單體溶脹，交聯劑的加入使得聚合物種子更有彈性，彈性力誘導新的聚合物相的形成，相分離在隨后的聚合中發生。Weitz等采用苯乙烯單體溶脹交聯的聚苯乙烯種子，聚合形成一系列形狀的不對稱粒子，包括棒狀、圓錐形、三角形和菱形。但上述方法未能成功制備出納米或亞微米尺寸的不對稱粒子，且不具有化學的各向異性。Ge Wang等采用4-乙烯基吡啶單體溶脹交聯的聚苯乙烯種子，通過控制溶脹溶劑的濃度和交聯劑的類型，制得了爆米花形、水分子形、氨分子形和蘑菇形的各向異性粒子。[David A.Weitz et al,Adv.Mater.,2007,19,2005-2009；Ge Wang et al,Chem.Commun.,2011,47,911-913]。但該種合成工藝復雜繁瑣，難以實現規模化生產。

對于采用交聯的聚合物種子溶脹來制備各向異性復合粒子的方法，由于復合粒子的高度交聯，將引起將來應用于加工過程存在的流動性不好、成膜時流平性差的缺點。

此外，對于分離復合粒子以及采用各種有機溶劑作為溶脹溶劑，將帶來操作的不便以及環境的污染等弊端。

發明內容：

本發明是針對當前各相異性復合粒子制備的復雜的合成工藝、高度交聯引起的加工過程存在的流動性差的問題，提供了一種簡單、環保、易加工的制備方法。本發明所制備的各向異性復合粒子的形成機理不同于以往大多數文獻報道的“交聯聚合物大分子鏈彈性收縮誘導新聚合物相的形成機理”，而是通過系統地改變種子中親水性共聚單體的量，首先制備出一系列具有不同表面親水性的聚合物種子，然后被與之不相容的單體溶脹，不同的界面張力誘導的與其不相容的聚合物的相分離的程度不同，來控制相分離的程度，從而獲得形態可控的復合粒子，結果成功合成了一系列具有不同微觀形貌的各向異性復合粒子。

本發明的技術方案為：

一種基于改變非交聯種子親水性的各向異性粒子制備方法，其物料組成及包括步驟如下：

（a），種子乳液的制備：

按照以上配比，向高壓釜中加入親水性單體、去離子水和引發劑，充入氮氣，加入種子單體，攪拌15min后快速升溫至40～70℃，待壓力降到0.1～0.4MPa時停止反應，減壓脫除未反應的種子單體，即制得種子乳液；

（b），各向異性粒子的制備：

步驟（a）