[發(fā)明專利]一種百微米級單分散聚苯乙烯微球的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201310703166.5
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN104725537A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建才;紀(jì)志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 常州均益新材料科技有限公司
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F2/12
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種百微米級單分散聚苯乙烯微球的制備方法。

背景技術(shù)

粒度均一、單分散性好的聚合物微球由于具有比表面積大和表面反應(yīng)能力、吸附性強(qiáng)等特性，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，是近幾十年來高分子科學(xué)發(fā)展中一個(gè)新的研究領(lǐng)域。其中又以聚苯乙烯(PS)微球的應(yīng)用方面發(fā)展較快，廣泛應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、膠體科學(xué)、分析化學(xué)、食品化工、化妝品、涂料、塑料加工、醫(yī)藥學(xué)、生物工程、信息工程、液晶襯墊和微電子技術(shù)等領(lǐng)域，特別是在塵物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對臨床診斷、檢驗(yàn)、免疫技術(shù)、細(xì)胞學(xué)等的研究具有重要意義。

目前，PS微球的制備方法較多，較成熟的方法有懸浮聚合法、乳液聚合法、種子溶脹法和分散聚合法等。懸浮聚合法和乳液聚合法是傳統(tǒng)的制備方法，前者用水作為反應(yīng)介質(zhì)，制備過程中無廢物處理，但制得的微球粒徑為100-1000μm，呈多分散性；后者是在用水或其他液體作介質(zhì)的乳液中，按膠束機(jī)理或低聚物機(jī)理生成彼此孤立的乳膠粒，并在其中進(jìn)行自由基加成聚合或離子加成聚合來塵產(chǎn)高聚物的一種聚合方法，制得的微球粒徑為0.1-0.7μm；后來人們利用無皂乳液聚合法也制備了單分散聚合物微球，但制得的微球粒徑接近1μm的微球，難于制備大于1μm的微球。20世紀(jì)70年代以來，人們利用種子溶脹法和分散聚合法成功制備出大粒徑的的單分散PS微球。種子溶脹法是先利用無皂乳液聚合、分散聚合等制備小粒徑單分散聚合物顆粒，然后以此為種子單體進(jìn)行溶脹，使顆粒長大，再引發(fā)聚合，從而制得單分散大粒徑的聚合物微球，粒徑范圍為1-100μm。分散聚合法的單體、穩(wěn)定劑和引發(fā)劑都溶于反應(yīng)介質(zhì)，反應(yīng)開始前為均相體系，但所生成的聚合物不溶解在介質(zhì)中，聚合物鏈達(dá)到臨界鏈長后，從介質(zhì)中沉淀出來，并形成穩(wěn)定的核，此后單體不斷向核擴(kuò)散，并在活性中心進(jìn)行聚合，粒徑逐漸長大，最終形成粒徑為1-20μm的微球。分散聚合法既具有乳液聚合反應(yīng)速率快、分子量高的特點(diǎn)，又具有溶液聚合所得聚合物分散體良好的生產(chǎn)、施工與成膜性，是制備微米級的單分散PS微球的最簡便、最有效的方法。

分散聚合是一種的特殊類型的沉淀聚合，沉淀出來的聚合物的形狀為小顆粒，借助于分散劑穩(wěn)定地懸浮在介質(zhì)中，形成類似于聚合物乳液的穩(wěn)定分散體系。分散聚合法制備單分散PS微球受單體、引發(fā)劑穩(wěn)定劑和反應(yīng)介質(zhì)等4個(gè)條件影響，而其中單體和分散劑是影響粒徑分布的兩個(gè)主要因素。在一定反應(yīng)條件下，隨著單體用量和濃度的增加，PS微球的粒徑增大；隨著穩(wěn)定劑用量的增加，PS微球的粒徑減小。

近年來雖然已有文獻(xiàn)報(bào)道了大粒徑的單分散PS微球的制備方法，但制備出的PS微球往往粒徑不可控，且分布系數(shù)較大，造成很大的人力、財(cái)力和資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種百微米級色譜填充材料用單分散聚苯乙烯微球的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以苯乙烯(ST)為單體，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為分散劑，在乙醇或乙醇-水體系反應(yīng)介質(zhì)中，在一定溫度下反應(yīng)一定時(shí)間；反應(yīng)結(jié)束，冷卻，產(chǎn)品離心、洗滌、干燥，得到一定粒徑的單分散PS微球。

上述技術(shù)方案中單體ST的濃度為5.0-40.0％，引發(fā)劑AIBN的濃度為0.025-0.125％，分散劑PVP的濃度為0.1-2.0％，反應(yīng)溫度為10-75℃。

有益效果：由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本方案主要通過改變ST和PVP的濃度制得不同粒徑的單分散PS微球，工藝簡單易操作，可達(dá)到批量生產(chǎn)的規(guī)模，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

(2)通過本方案可制得分布窄，粒徑可控的百微米級單分散PS微球，且粒徑分布系數(shù)小于5％。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

向一干凈的1L的四口燒瓶中加入乙醇650ml、水140ml和PVP13.0g，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，并在室溫下攪拌20分鐘至均相體系，然后加入ST32.5g和AIBN0.2g。升溫至75℃，恒溫反應(yīng)16小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，產(chǎn)品離心，并用乙醇反復(fù)洗滌，干燥，即得單分散PS微球，粒徑為112μm，分布系數(shù)2.3％。

實(shí)施例2：

向一干凈的1L的四口燒瓶中加入乙醇750ml和PVP5.9g，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，并在室溫下攪拌30分鐘至均相體系，然后加入ST108g和AIBN0.7g。升溫至50℃，恒溫反應(yīng)20小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，產(chǎn)品離心，并用乙醇反復(fù)洗滌，干燥，即得單分散PS微球，粒徑為282μm，分布系數(shù)3.1％。

實(shí)施例3：