[發明專利]以磺化的聚苯乙烯微球為模版制備二氧化硅中空球

有效

• 申請號: 201410385729.5
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104098102A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 劉偉良;邵光偉;周廣蓋;何東新
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及有機無機復合材料的應用技術領域，確切地說是以磺化的聚苯乙烯微球為模板制備二氧化硅中空球。

背景技術

近年來，隨著二氧化硅中空球在催化、生物保護和色譜分析等領域顯現出潛在的應用價值，二氧化硅中空球的制備逐漸成為材料研究的熱點。

現如今，多相聚合法、乳液/界面聚合法、表面活化聚合法和自組裝技術已被用于制備二氧化硅中空球。使用上述方法制備二氧化硅中空球，需對模板粒子表面反復進行功能化處理和離心水洗，以及不斷的溶解分散，并且在獲得二氧化硅中空球的過程中需選擇合適的溶劑或在空氣中高溫煅燒，以便選擇性的除去模板粒子。然而，盡管上述方法具有較好的開創性，但是它們的制備過程過于繁瑣，制備過程需要花費大量的時間。因此，開發簡單可行的二氧化硅中空的制備方法具有重要的研究意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備過程簡單，重復性較好，并且具有良好形貌的二氧化硅中空球的制備方法。

實現本發明目的的技術方案是：以磺化的聚苯乙烯微球為模板制備二氧化硅中空球，其特征在于包括如下步驟：

（1）聚苯乙烯粒子的制備

將蒸餾水和穩定劑分別加入到醇類溶劑中，室溫攪拌均勻，在通氮氣的保護下，將苯乙烯單體和引發劑分別加入到上述溶液中，在60～80℃下，反應20～25小時，離心、洗滌，0～100℃下干燥研磨成粉，制得聚苯乙烯微球，其中引發劑、穩定劑、蒸餾水、苯乙烯的質量比為1:10～15:20～25:70～75；

（2）磺化聚苯乙烯微球的制備

將聚苯乙烯粒子加入到磺化劑中，超聲分散10～15分鐘，在30～50℃下，反應2～4小時，離心、洗滌，0～100℃下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯粒子；

（3）磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復合材料微球的制備

將磺化的聚苯乙烯粒子加入到醇類溶劑中，室溫下混合均勻，將氨水和正硅酸乙酯分別加入到上述溶液中,室溫下,反應20～25小時,抽濾、洗滌，0～100℃下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復合材料微球，其中磺化的聚苯乙烯、正硅酸乙酯、氨水的質量比為1:35～40:50～55；

（4）中空二氧化硅微球的制備

將磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復合材料微球和氫氧化鈉分別加入到醇類溶劑中，超聲分散10～15分鐘，在50～100℃下，反應8～10小時，離心、洗滌，50～100℃的真空干燥箱中干燥10～12小時，取出后即得到中空二氧化硅微球，其中氫氧化鈉、磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復合材料微球的質量比為1:1.2～2。

作為優選技術方案，在所述的制備聚苯乙烯粒子的過程中，所述的穩定劑為聚乙烯醇或者聚乙烯吡咯烷酮，所述的引發劑為過氧化二苯甲酰或者偶氮二異丁腈，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為引發劑質量的400～500倍。

作為優選技術方案，在所述的制備磺化聚苯乙烯微球的過程中，所述的聚苯乙烯粒子的尺寸為500～600nm，所述的磺化劑為硫酸、三氧化硫、發煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉,磺化劑的用量為聚苯乙烯微球質量的20～25倍。

作為優選技術方案，在所述的制備磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復合材料微球的過程中，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為磺化的聚苯乙烯微球質量的1500～2000倍。

作為優選技術方案，在所述的制備中空二氧化硅微球的過程中，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為氫氧化鈉質量的95～100倍。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

采用本發明的方法，制作過程簡單，重復性好，可制備出單分散的中空二氧化硅微球。

通過本發明方法制備出的中空二氧化硅微球具有良好的形貌，制作過程省時。

具體實施方法

以下通過具體的實施例對本發明的上述內容作出進一步詳細說明，但不應將此理解為本發明的內容僅限于下述實例。

實施例一

?（1）聚苯乙烯粒子的制備

將2g蒸餾水和1g聚乙烯吡咯烷酮分別加入到40g乙醇中，室溫攪拌均勻，在通氮氣保護下，將7g苯乙烯和0.1g偶氮二異丁腈分別加入到上述溶液中，在60℃下，反應20小時，40℃下干燥研磨成粉，得到聚苯乙烯粒子；

（2）磺化的聚苯乙烯粒子的制備

將2g聚苯乙烯粒子加入到40g?98%的濃硫酸中，超聲分散10分鐘，在30℃下，反應3小時，離心洗滌，40℃下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯粒子；?