[發明專利]一種聚合物中空納米微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711172190.5
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107880218B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 丁曉莉;康長勇;王琪;王鑫蘭;趙紅永;張玉忠
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08F222/20
• 分類號: C08F222/20;C08F220/32;C08F212/08;C08F224/00;C08F4/40;C08F2/32;C08F2/22;C08F226/06;C08F222/14;C08F283/06;C08F216/12;B01D69/02
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本發明涉及納米材料，具體的說是一種聚合物中空納米微球和制備方法及其應用，其制備過程可按以下方法進行：將油溶性乙烯基類、丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類及乙烯基醚類單體和交聯劑及油溶性氧化劑如過氧化苯甲酰溶于油相中，將水溶性乙烯基類、丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類及乙烯基醚類單體和交聯劑及水溶性還原劑如四乙烯五胺溶于水中，將油相溶液與水溶液和助劑混合形成油包水或水包油型微乳液，單體及交聯劑在氧化——還原引發體系引發下在油水界面處進行聚合，反應一定時間后，除去油相溶劑、助劑和水得到聚合物中空納米微球。該種聚合物中空納米微球可用于分離膜的制備。

技術領域

本發明涉及納米技術，高分子技術，具體的說是一種聚合物中空納米微球和制備方法及其應用。

背景技術

近年來，由于材料尺寸、結構順序和組成的變化會帶來獨特的光學、電學、機械、化學等性質，人們開展了大量的具有特殊功能的材料的研究。例如，隨著納米材料技術的不斷發展，要求作為“結構單元”的粒子的組成和結構日益復雜化，于是人們對制備核殼復合粒子產生了濃厚的研究興趣。這主要是核殼復合粒子的組成和結構能夠在納米尺度上進行設計和剪裁，因而具有許多不同于單組分膠體粒子的獨特的光、電、磁、催化等物理、化學性質。中空納米微球是一類內核為空氣或其他氣體的特殊結構的核殼粒子，與其他塊體材料相比具有較大的比表面積、較小的密度以及特殊的力學、光、電等物理性質及應用價值，因而引起了科研工作者極大的興趣，成為材料研究領域引人注目的方向之一。

制備空心微球的方法包含以下幾種方法：(1)層層組裝法，其特征是以可被溶解、分解或氧化的材料為模板，帶電物質通過交替的靜電作用在模板粒子表面實現多層吸附沉淀，當吸附沉淀到所需層數后，將模板粒子去除，即可得到納米級或微米級中空結構的微膠囊。(2)沉積和表面反應法，利用內核與殼層間的化學或靜電親和作用來形成包覆層，再經焙燒或有機溶劑溶解等方法除去模板，得到相應的空心球。(3)噴霧干燥法，通過溶液或溶膠霧化成小液滴并經瞬時的高溫加熱分解得到空心微球。噴霧干燥加熱時間較短，只能得到具有空心結構的球形顆粒，要得到所需要晶型的空心球還要將其進一步鍛燒處理。(4)微封裝法，即為通常所說的油/水/油的乳液聚合法，它利用了3種不同的溶液，一是含表面活性劑的水溶液，即W₁相；二是溶解有聚合物或單體的有機溶劑，即O相；三是含表面活性劑的水溶液相。將W₁相加入到O相中，形成W₁/O乳液，再將W₁/O乳液加入到W₂中，即W₂相，形成W₁/O/W₂，經過2次乳化以后得到的W₁/O/W₂乳液中，有大量封裝著水滴的有機溶液小液滴，經過單體聚合反應，再經過固化除去有機溶劑，過濾、真空干燥脫除封裝水即得到聚合物空心球。(5)自組裝/相分離法，主要利用水和油溶劑的相分離為趨動力，在水油界面上使單體發生聚合，再去掉粒子內部的溶劑即可獲得具有中空結構的粒子。聚合物空心微球的報道不少，但是納米中空微球的報道就較少。本發明提供一種可規模化制備的中空納米微球及其制備技術和它應用的領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可用簡單的方法制備的聚合物中空納米微球及制備方法和應用。其制備包括兩種方案。

方案一包括以下步驟：

1)將一定量的油溶性單體、油溶性交聯劑溶于油相溶劑中；

2)將一定量的水溶性單體、水溶性交聯劑溶于水中；再將氧化——還原引發體系中的水溶性還原劑溶于水中；

3)將步驟1)中配置的油相溶液、步驟2)中配置的水溶液和助劑混合，形成油包水型微乳液；

4)將氧化——還原引發體系中的油溶性氧化劑溶于步驟3)中配置的微乳液中，水溶性還原劑和油溶性氧化劑在油水界面處相遇產生自由基，并引發單體和交聯劑在界面處聚合，反應一段時間后，脫除油相溶劑、助劑和水，得到中空納米微球。