[發(fā)明專利]一種環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610209740.5
• 申請(qǐng)日: 2016-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107262056B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊振忠;劉嘉賢;梁福鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): B01J20/26
• 分類號(hào): B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 11245 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)氧樹(shù)脂?二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球及其制備方法。該環(huán)氧樹(shù)脂?二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球，它由內(nèi)腔和殼層構(gòu)成；所述殼層的表面具有連通外界與所述內(nèi)腔的單孔道；所述殼層由外層的二氧化硅包覆層和內(nèi)層的交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂骨架層組成。本發(fā)明環(huán)氧樹(shù)脂?二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球通過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合，克服了單一組分的不足——內(nèi)層有機(jī)骨架的高韌性提供了高的支撐強(qiáng)度，外層無(wú)機(jī)材料對(duì)有機(jī)層有保護(hù)作用，并且可通過(guò)硅烷化反應(yīng)引入其他基團(tuán)方便進(jìn)一步拓展應(yīng)用；結(jié)構(gòu)上看，無(wú)機(jī)層和有機(jī)層嚴(yán)格區(qū)分，反應(yīng)可控。制備方法使用環(huán)氧樹(shù)脂和硅烷前驅(qū)體作原料，原料來(lái)源廣泛，成本低，條件溫和，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單孔中空微球及其制備方法，尤其涉及一種有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合單孔Janus中空微球及其制備方法。

背景技術(shù)

單孔中空微球是指一類尺寸處于納米到微米量級(jí)，具有內(nèi)部空腔且殼體表面有一個(gè)和內(nèi)部空腔貫通的孔狀通道(通常大于20nm)的球殼型材料。這種材料的空腔結(jié)構(gòu)有利于特定物質(zhì)的裝載和運(yùn)輸，同時(shí)具有較大的傳輸通道方便了大物質(zhì)(大分子量蛋白質(zhì)、納米功能顆粒等)在球體內(nèi)部與外界之間的傳輸。這類物質(zhì)作為微反應(yīng)器、自修復(fù)材料或者作為靶向藥物運(yùn)輸材料等方面都有重要的作用。

目前單孔中空微球的制備方法也有所報(bào)道。比如，專利CN201110107495.4、CN201210040851.X、CN201310523458.0都提出了一種以二氧化硅為主體材料的單孔中空微球的制備方法。二氧化硅雖然具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是材料本身缺乏韌性，屬于脆性材料，具有強(qiáng)度不足且在高壓環(huán)境下容易破裂的缺點(diǎn)。另外，也有部分國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道了使用有機(jī)材料，如聚苯乙烯作為殼材制備的單孔中空微球(Nat.Mater.2005,4,671；Langmuir2005,21,5655；Adv.Mater.2007,19,2370；Colloid Polym.Sci.2008,286,1335)，但普遍存在制備方法繁瑣、結(jié)構(gòu)控制困難等不足之處，并且單獨(dú)使用有機(jī)材料不能解決材料的易老化問(wèn)題，也不容易進(jìn)一步進(jìn)行修飾反應(yīng)，限制了其應(yīng)用拓展的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球及其制備方法，該單孔中空微球結(jié)合有機(jī)物的高韌性、高強(qiáng)度和無(wú)機(jī)物的生物活性、可反應(yīng)性，彌補(bǔ)了使用單一組分的不足。

本發(fā)明提供的一種環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球，它由內(nèi)腔和殼層構(gòu)成；所述殼層的表面具有連通外界與所述內(nèi)腔的單孔道；所述殼層由外層的二氧化硅包覆層和內(nèi)層的交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂骨架層組成。

Janus材料是指一類具有化學(xué)組成分區(qū)、性能相異的復(fù)合材料。通過(guò)Janus材料中不同組成的性能整合，可以滿足復(fù)雜環(huán)境條件下的多方面性能需求，本發(fā)明單孔中空微球的內(nèi)外表面的有機(jī)-無(wú)機(jī)相嚴(yán)格區(qū)分。

上述環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球的球體、孔道及空腔尺寸均可調(diào)，所述微球的平均粒徑可為100nm～10μm。所述內(nèi)腔的平均直徑可為所述微球粒徑的15％～85％。所述單孔道的平均直徑可為微球粒徑的5％～85％。

上述的環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球中，所述內(nèi)腔為偏心結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種制備上述環(huán)氧樹(shù)脂-二氧化硅復(fù)合單孔Janus中空微球的方法，該方法首先通過(guò)乳液聚合制得環(huán)氧樹(shù)脂單孔中空微球，然后在微球表面經(jīng)溶膠-凝膠法生成二氧化硅表層，具體步驟如下：

(1)將環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚體和烷烴溶于有機(jī)溶劑中，得油相；將乳化劑溶于水中，得水相；將所述油相和所述水相混合后進(jìn)行乳化，得環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚體乳液；

(2)在步驟(1)中所述環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)聚體乳液中加入咪唑類固化劑，經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)得交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂單孔中空微球；