[發明專利]聚苯乙烯橢球粒子的物理制備方法

在審

• 申請號: 201510962521.X
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105622966A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 張紅霞;孫金露;翟夢冉;賈大功;劉鐵根
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術領域

本發明屬于非球形聚合物粒子的制作，提出了一種聚苯乙烯橢球粒子的物理制備方 法，特別涉及應用物理手段實現聚苯乙烯橢球粒子的制作，適用于光學系統中橢球粒子的 測量。

背景技術

隨著科學技術的日益進步和發展，人們逐漸認識到微小粒子在降低能源消耗、減少污 染、優化工藝過程等方面的重要性。利用光學測量方法實現粒子相關性質的研究具有精度 高、測量范圍廣、非接觸等優點，其研究技術較為成熟，研究對象多為球形聚合物微粒， 與普通球形粒子相比，非球形粒子因其復雜的幾何結構，往往具有特殊的光學性能，在光 學材料、生物醫學材料、藥物傳輸等領域有著廣泛的應用前景，研究大氣中的懸浮粒子、 雨滴、冰晶以及人體細胞等粒子的散射時,粒子形狀接近橢球粒子，因此利用光學測量方 法實現橢球粒子的測量具有重要意義。

聚苯乙烯球形粒子被廣泛應用于光學系統測量中，但對非球形粒子的測量卻因制備困 難，難以購買而停滯于仿真階段。現階段非球粒子的制作多為化學方法，制作過程較為復 雜，并且傾向于其親水性和交聯度的研究，專利CN102585421A提出一種帶異性電荷的PH 響應性非球形聚合物微球制備方法，利用種子溶脹法制備非球形聚苯乙烯粒子。專利 CN103467673A提出一種兩親性非球粒子的制備方法，提出了一種含有多化學成分的非球 形復合粒子制備方法。

目前還沒有利用非化學手段實現非球粒子的制作實例。

發明內容

本發明目的是解決非球粒子的化學方法制作過程較為復雜的問題，提供一種聚苯乙烯 橢球粒子的物理制備方法。利用這一方法可以實現基于聚苯乙烯球形粒子的橢球粒子制 作，進而實現光學系統中橢球粒子的檢測，獲取不同形態的粒子尺寸和分布信息，為復雜 粒子場測量提供技術支持。

本發明以球形粒子為載體，提出一種聚苯乙烯橢球粒子的物理制備方法，通過拉伸實 驗得到拉伸距離經驗值，根據所需橢球主軸比，設置拉伸距離獲得對應橢球粒子。

本發明提出的聚苯乙烯橢球粒子的物理制備方法步驟如下：

第1、根據橢球粒子粒徑要求選取球形聚苯乙烯粒子，預設拉伸距離。

第2、薄膜制作，溶解聚乙烯醇(PVA)顆粒于蒸餾水中，攪拌至完全溶解，加入1％-2％ wt/vol丙三醇以增強塑化效果，加入球形聚苯乙烯粒子，攪拌至均勻后倒出使其均勻分布 于片基板上，于干燥處晾干成膜。

第3、薄膜拉伸，將薄膜固定于拉伸器上并置于110-150℃二甲基硅油浴中，靜至5 分鐘后拉伸薄膜，薄膜拉伸亦在油浴鍋中進行，根據預設拉伸距離拉伸薄膜，待薄膜拉伸 完畢后于空氣中保持拉伸狀態靜至30分鐘以便成型，從拉伸器上取下薄膜并置于片基板 上。

第4、橢球粒子提取，首先于異丙醇中清洗已充分拉伸的薄膜，再將薄膜溶于異丙醇 溶液攪拌，待其溶解充分后，將溶液放入離心管內，離心機離心清洗10次以去除二甲基 硅油和PVA，提取聚苯乙烯橢球粒子。

第5、橢球粒子檢測，利用顯微鏡觀察實驗所得橢球粒子，標定橢球粒子長軸與短軸 尺寸，根據所得橢球粒子主軸比判斷是否滿足要求，不滿足則重設拉伸參數，重復第1步 到第4步直至滿足要求。

本發明的優點和積極效果：

(1)本發明提出一種聚苯乙烯橢球粒子的物理制備方法，無需化學反應即可通過已 有球形聚苯乙烯粒子獲得橢球聚苯乙烯粒子。

(2)本發明為光學系統中橢球粒子的測量提供實驗基礎，為復雜粒子場的測量提供 依據。

附圖說明

圖1是橢球粒子制作基本流程圖。

圖2是本發明的拉伸裝置基本原理圖。其中：1為倒置底座，2為固定滑塊，3為動 滑塊，4為滑臺，5為夾具，6為薄膜，7為固定端子；

圖3是顯微鏡放大倍率為40時，球形粒子與橢球粒子顯微鏡觀測圖。其中：(a)是 用于制作橢球粒子的球形粒子；(b)是制作成功的橢球粒子。

圖4是拉伸距離與橢球主軸比(a/b)關系擬合曲線。

圖5是不同拉伸距離下的橢球粒子。其中：(a)是平均拉伸距離為48mm時所得橢球； (b)是平均拉伸距離為38mm時所得橢球。

圖6是橢球粒子制作詳細流程圖。

具體實施方式

實施例1：