[發明專利]芯-殼結構的細分散顆粒

在審

• 申請號: 201380052389.8
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104768639A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: W·格林杰;B·薩科文;M·沃納;E·阿克金;S·西格蒙德;G·卡斯帕
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司;卡爾斯魯厄技術研究所
• 主分類號: B01J13/18
• 分類號: B01J13/18;A01N25/28;A61K9/50;C09B67/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

本發明涉及一種制備芯-殼結構的細分散顆粒的方法，其中所述殼包含至少一種聚合物。本發明還涉及由此方法獲得的芯-殼結構的細分散顆粒。

為了以可控的方式制備用于高度專業化應用的具有特殊性能的顆粒，細分散復合顆粒，即具有多相形態的顆粒(特別是芯-殼結構或芯-殼形態的顆粒)的可控的形成和結構化引起了極大的興趣。對于很多應用，例如在染料組合物或作為催化劑的應用中，經涂覆的芯-殼結構的細分散顆粒備受矚目。聚合物涂層防止顆粒的團聚，由此可產生更高的色彩強度或提高催化性能。在醫學領域的應用中，標記物質為涂覆的聚合物，以避免顆粒對有機體的有害作用。此外，聚合物涂層可用于保護芯材料免受外部影響，例如腐蝕、氧化、還原、水等。還可改善經涂覆的顆粒的特性例如導電性。這里可能的是例如芯-殼結構的細分散顆粒作為印刷型電子產品的雜化材料，該雜化材料由導電或半導體聚合物與導電或半導體無機顆粒組成。這對于芯-殼結構的細分散顆粒而言在光學、電子、化學、生物技術體系和醫療體系都具有廣泛應用。

制備復合顆粒的很多方法均是現有技術已知的。更具體而言，這些方法包括在液相法和氣相法，所述液相法例如逐步乳液聚合(stepwise?emulsion?polymerization)、在不可聚合顆粒的懸浮液中或在不可聚合液滴的乳液中的乳液聚合、通過凝聚的微膠囊等，所述氣相法例如光誘導的或化學誘導的氣相沉積。

B.Zhang?et?al.,J.Nanopart.Res?2008,10,第173-178頁中記載了通過光誘導化學氣相沉積涂覆氯化鈉納米顆粒；A.M.Boies?et?al.,Nanotechnology?2009,20,29,295604記載了通過化學氣相沉積法制備無機芯-殼顆粒。

J.F.Widmann?et?al.,J.Colloid?Interface?Sci.1998,199,第197-205頁中記載了一種方法，憑借該方法可使分離的微粒在電動阱(electrodynamic?trap)中捕獲并使其與單體液滴接觸。將所得的液體納米顆粒涂層經光化學聚合。

用于制備細分散的復合顆粒的現有技術方法有很多不足。首先，復合顆粒在很大程度上是極不均勻的，即粒徑分布較寬、顆粒形狀不一致或顆粒組成不均勻。很多細分散的復合顆粒僅具有加合結構(addition?structure)且沒有明顯的芯-殼形態。此外，采用現有的方法僅可獲得一定的粒徑范圍，如果獲得小顆粒，那么很多現有方法僅可在有限程度上獲得小顆粒。

用于制備芯-殼顆粒的現有氣相法常常限于某種顆粒-單體的結合。此外，液相法的缺點在于使用乳化劑，這對于很多應用是不想要的并且常常不能被除去。另外，很多制備細分散復合顆粒的現有方法因生產率低而不適用于大規模的工業應用。

本發明的目的在于提供一種用于制備細分散芯-殼顆粒的方法，所述方法克服了現有技術的缺點。更具體而言，所述方法將產生高生產率，不需要使用表面活性物質，如乳化劑和表面活性劑，并且對于大量的芯材料和單體材料而言是可實施的。

出人意料地，已發現該目的通過一種用于制備芯-殼結構的細分散顆粒的方法實現，其中所述殼包含至少一種聚合物，所述方法包括此處及下文中更具體地闡述的步驟i至iv，且其中兩種帶相反電荷的氣溶膠料流——含有可聚合單體的第一氣溶膠料流以及含有固體顆粒的第二氣溶膠料流——相互混合，然后光化學引發聚合反應。由此產生芯-殼結構的顆粒，其中所述芯通過第二氣溶膠料流的顆粒形成，聚合物殼通過第一氣溶膠料流的單體聚合形成。

相應地，本發明提供此處和下文中描述的方法，所述方法包括以下步驟：

i.提供于載氣流中的液滴的第一氣溶膠料流并使第一氣溶膠的液滴充有電荷，其中所述液滴包含至少一種單體；

ii.提供于載氣流中的固體顆粒的第二氣溶膠料流并使氣溶膠的固體顆粒充有與第一氣溶膠料流的液滴所帶電荷相反的電荷；

iii.將第一氣溶膠料流與第二氣溶膠料流混合以形成混合的氣溶膠料流；

iv.通過用電磁輻射照射所述混合的氣溶膠料流引發單體的聚合。