[發(fā)明專利]一種快速制備單分散聚合物微球的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310553925.4
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103554316A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳誠;朱志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海第二工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F120/14;C08F2/10
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種單分散聚合物納米微球的快速、簡便的合成方法。該方法克服現(xiàn)有技術(shù)存在的配方復(fù)雜、需要惰性氣體保護及反應(yīng)速率低的問題，能夠廣泛應(yīng)用于生物材料、化學(xué)工程、環(huán)境檢測等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚合物納米微球是一種具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性的功能高分子材料。具有單分散性、尺寸可調(diào)控性和表面可修飾性的聚合物納米微球，可以在特定條件下改性或者組裝成具有特殊性能的結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境能源、生物化學(xué)、免疫醫(yī)學(xué)等各個高新技術(shù)領(lǐng)域。采用合適的聚合方式是獲得所需粒徑、表面修飾基團以及多分散指數(shù)微球的關(guān)鍵。目前，為了制備單分散性良好的聚合物微球，普遍使用的是常規(guī)的乳液聚合或無皂乳液聚合，所得聚合物微球粒徑一般在數(shù)十至數(shù)百納米可控。

無皂乳液聚合是在傳統(tǒng)乳液聚合基礎(chǔ)上發(fā)展出來的合成方法，其特點在于合成產(chǎn)物單分散性好、無需后處理、表面潔凈等，是一種環(huán)保且低成本的制備聚合物的方法。但是這種聚合方式耗時數(shù)小時，并且整個過程需要惰性氣體保護及強烈攪拌才能進行。眾所周知，無皂乳液聚合屬于自由基聚合，在聚合反應(yīng)過程中自由基的作用至關(guān)重要，當(dāng)自由基在反應(yīng)中遇到活性更高的分子，比如氧分子，便會淬滅而中止分子鏈增長，故氧氣是聚合反應(yīng)中最常見的阻聚劑，因此在聚合反應(yīng)開始前通常都需要在反應(yīng)容器中通入惰性氣體（一般為氮氣）約半小時以除去體系中存在的氧氣。而反應(yīng)過程中的高速攪拌，可以使反應(yīng)介質(zhì)充分分散，達到溫度均勻分布和防止局部凝膠化的作用。由于上述技術(shù)要求，單分散聚合物微球單批產(chǎn)量有限，價格高昂，常規(guī)聚合方式難以擴大到大型反應(yīng)裝置，限制了高質(zhì)量單分散聚合物微球的規(guī)模化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的配方復(fù)雜、需要惰性氣體保護及反應(yīng)速率低的缺點，提供一種配方簡單、無需惰性氣體保護的聚合物微球快速制備方法，該方法能夠廣泛應(yīng)用于生物材料、化學(xué)工程、環(huán)境檢測等領(lǐng)域。其特點在于簡化反應(yīng)裝置并優(yōu)化反應(yīng)條件：反應(yīng)過程中不需要惰性氣體保護，也無需精確控制溫度與攪拌速率，反應(yīng)時間大大縮短。最終所得產(chǎn)物尺寸可控且粒度均一。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種快速制備單分散聚合物微球的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將單體、穩(wěn)定劑及水加入到裝有回流冷凝器的反應(yīng)釜中，控制單體濃度為5～30%，穩(wěn)定劑濃度為0.5～10%；

（2）利用升溫裝置將反應(yīng)物加熱到體系沸騰，溫度在95～150℃之間；

（3）保持沸騰3～10分鐘后加入引發(fā)劑開始聚合；

（4）保持反應(yīng)體系沸騰，經(jīng)0.5～2小時即可得到單分散聚合物微球；

所述單體為烯類有機物，可以是苯乙烯類、甲基丙烯酸酯類、丙烯酸類及其衍生物等中的一種或幾種的混合體。

所述穩(wěn)定劑，可以是甲基丙烯酸、丙烯酸或其它水溶性乙烯類有機物中的一種或幾種的混合體。

所述引發(fā)劑可以是過硫酸鹽中的一種，如過硫酸銨或過硫酸鉀。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，簡化了反應(yīng)裝置，制備條件簡單，生產(chǎn)要求大大降低，所得聚合物微球具有良好的單分散性，可實現(xiàn)單分散聚合物微球的快速合成，適用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。

（1）本發(fā)明所采用的制備方法無需惰性氣體保護及機械攪拌，簡化了反應(yīng)裝置；

（2）本發(fā)明所采用的制備方法無需精確控制溫度，只需要將反應(yīng)溫度設(shè)定至反應(yīng)體系的共沸點之上反應(yīng)就能順利進行；

（3）本發(fā)明所采用的制備方法反應(yīng)時間大大縮短，整個反應(yīng)過程僅需0.5～2小時即可完成。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所用聚合反應(yīng)裝置的示意圖。

裝置包括：回流冷凝器1、反應(yīng)釜2、反應(yīng)物3、加熱裝置4。

具體實施方式

下面將結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

快速制備單分散聚合物微球的方法，其包括如下步驟：

步驟（1）將30mL苯乙烯、1mL甲基丙烯酸、100mL水加入反應(yīng)釜中。

步驟（2）將反應(yīng)體系加熱至98?℃。

步驟（3）保持沸騰3分鐘后加入0.1g過硫酸銨引發(fā)聚合。

步驟（4）保持沸騰反應(yīng)30分鐘后停止加熱。

所得單分散聚合物微球粒徑為82nm，多分散指數(shù)為0.05。

實施例2