[發明專利]石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球及其制備方法

有效

• 申請號: 202010548522.0
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111825860B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李爽;楊波;張雙紅;李海燕;李悅;郭華超;徐青永;文芳
• 申請（專利權）人: 廣州特種承壓設備檢測研究院
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08F212/08;C08F212/36;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/36;B01J13/02;C08L25/06
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 向薇

本發明涉及一種石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球及其制備方法。所述石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球包括聚苯乙烯微球，以及依次包覆在所述聚苯乙烯微球表面的二氧化硅層和石墨烯層；所述二氧化硅層與所述石墨烯層之間通過聚多巴胺層連接。該聚苯乙烯微球具有良好的熱穩定性和力學性能，且雙雜化壁材修飾提升了聚苯乙烯微球的功能性，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及聚合物微球技術領域，特別是石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球及其制備方法。

背景技術

聚合物微球的粒徑通常為納米級或微米級，具有比表面積大、反應活性高、易功能化、吸附性強等特點，可廣泛應用于超級電容、催化、分析化學、生物醫藥等領域。其中聚苯乙烯(PS)微球由苯乙烯單體聚合而成，具有表面反應能力好、耐腐蝕、不易變形等諸多優點，但是聚苯乙烯微球存在熱穩定性不高、功能單一的缺點，限制了其進一步的應用。

針對功能單一的缺點，傳統的解決方法為在PS微球外表包裹上無機納米粒子，制備出PS基核殼型微球。PS基核殼型微球既具有PS微球的優點，同時殼層粒子也能賦予微球光、電、磁和催化等功能，在催化、生物醫藥、材料等領域有較好的應用前景。目前為止，有很多的物理和化學方法用于合成雜化微球，包括層層自組裝、溶膠-凝膠反應、分子自組裝、生物模擬礦化、聚胺鹽聚集輔助組裝、Pickering乳液技術輔助組裝以及其它的界面聚合反應等。但是，PS基核殼型微球存在的一個主要缺陷在于：由于是核殼結構，殼層和PS基核之間的附著力的強弱直接影響PS基核殼型微球的核殼層多功能的發揮，且可能進一步導致微球熱穩定性和力學性能的下降。同時，受制于該缺陷的存在，目前能夠制備得到的大多為單一無機雜化壁材修飾的PS基核殼型微球，限制了PS微球的多功能性發展，隨著工業的發展和科技的進步，單一無機雜化壁材修飾的PS基核殼型微球已經滿足不了更高負荷、高溫、多功能的要求。

發明內容

基于此，有必要提供一種石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球。該聚苯乙烯微球具有良好的熱穩定性和力學性能，且雙雜化壁材修飾提升了聚苯乙烯微球的功能性，應用范圍廣。

具體技術方案如下：

一種石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球，其包括聚苯乙烯微球，以及依次包覆在所述聚苯乙烯微球表面的二氧化硅層和石墨烯層；

所述二氧化硅層與所述石墨烯層之間通過聚多巴胺層連接。

在其中一個實施例中，所述的石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球粒徑為5～10微米，玻璃轉化溫度為250℃～280℃。

本發明還提供一種石墨烯/二氧化硅雙雜化壁材修飾聚苯乙烯微球的制備方法，包括如下步驟：

(a)將親油改性的納米二氧化硅分散于水中，然后于所得分散液中加入苯乙烯單體、交聯劑和引發劑，乳化，得O/W型乳液；使所述O/W型乳液進行聚合反應，得聚苯乙烯/SiO₂微球；

(b)將所述聚苯乙烯/SiO₂微球分散于水中，得微球分散液；在中性或堿性條件下，將所述微球分散液與多巴胺鹽進行混合，所得混合液進行聚合反應，得中間體微球；

(c)將所述中間體微球與石墨烯水分散液進行混合，并進行接枝反應。

在其中一個實施例中，步驟(a)中，所述交聯劑選自：二乙烯基苯、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羥乙酯中的至少一種。

在其中一個實施例中，步驟(a)中，所述引發劑選自：偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰、過氧化二苯甲酰、過硫酸鉀中的至少一種。

在其中一個實施例中，步驟(a)中，所述親油改性的納米二氧化硅為硅烷偶聯劑改性的納米二氧化硅，所述納米二氧化硅的粒徑為10～20nm。