[發明專利]一種碳點修飾的聚合物微球的制備方法

在審

• 申請號: 202011642697.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112830990A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 陳蘇;解安全;郭佳壯
• 申請（專利權）人: 蘇州國納思新材料科技有限公司;南京工業大學
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F220/14;C08F220/06;C08F220/18;C08F220/20;C08F2/44;C08K9/04;C08K3/04;B01J13/14
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發明涉及一種碳點修飾的聚合物微球的制備方法，該該制備工藝主要包括以下步驟：通過乳液聚合方法，制備單分散聚合物微球；然后將合成的聚合物微球作為種子，表面接枝多官能團的水溶性碳點；經自由基引發劑引發聚合后獲得碳點修飾的聚合物復合微球。本發明實現了碳點修飾的聚合物微球復合材料的化學合成，該方法簡便易行，反應條件溫和，碳點均勻分散在聚合物微球中，所制備的復合微球的形貌尺寸均一。

技術領域

本發明涉及一種單分散聚合物微球的合成，尤其涉及利用乳液聚合的方法原位反應的碳點修飾的聚合物微球的制備方法。

背景技術

碳點作為碳家族的一員，因為其生物低毒性、熒光穩定性，環境友好性等特點，引起了人們廣泛的研究興趣。碳點是2004年由WalterA.Scrivens等人在提純單壁碳納米管時首次發現，這種獨特的零維碳納米材料由于具有優異的熒光性能，因此被定義為新一類的量子點材料。然而，與傳統的半導體量子點材料(如碲化鎘、硒化鎘和碲化鋅等)相比，碳點具有穩定的熒光性能、激發波長相關性等特點；值得注意的是碳點主要成分為C，H，O和N等元素，不含任何重金屬元素，由此表現出的優異的生物相容性和環境友好性使其比傳統半導體量子點具備更廣泛的應用。

目前，構筑多種物理化學性質協同作用的新型功能化復合材料是化學和材料科學領域的重要發展趨勢之一。功能化的單分散聚合物微球在有序微結構材料、微電子、傳感器、生物探針和其他高新技術領域都有廣泛的應用前景。2017年，印度海得拉巴大學的Rajadurai Chandrasekar教授團隊采用溶劑熱的方法制備了摻雜富氮碳點的聚苯乙烯微球，這種碳點摻雜的微球顯示出優異的熒光性能，其熒光強度相比于純碳點提高了22倍，但是，聚合物微球和碳點之間只存在著簡單的物理吸附作用，在實際應用過程中表面負載的碳點容易從微球上剝離脫附。

發明內容

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種碳點修飾的聚合物微球的方法，通過乳液聚合的方式，將合成的聚合物微球作為種子，表面接枝多官能團的水溶性碳點；經自由基引發劑引發聚合后獲得碳點修飾的聚合物復合微球。這種方法得到的熒光微球中碳點與聚合物微球存在著化學鍵的作用，解決了傳統摻雜方法中存在的碳點容易脫落的缺點。

本發明所采用的技術方案為：一種碳點修飾的聚合物微球的合成方法，其具體步驟如下：

a)稱取適量的表面活性劑、單體、去離子水置于容器內，通過勻速的機械攪拌，在容器內形成均勻分散的水包油混合體系；

b)以適當的速率向容器內添加自由基引發劑，添加完引發劑后升高容器內的溫度引發聚合；

c)第一步聚合反應進行一段時間后溶液顏色由透明逐漸變為淡藍色、乳白色后，加入多官能團化的水溶性碳點以及適量的自由基引發劑進行第二步反應；

d)反應進行一段時間后，將聚合得到的產物離心洗滌后得到碳點修飾的聚合物微球。

優選表面活性劑為聚乙烯基吡咯烷酮，十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉中的一種。

優選單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸或丙烯酸丁酯中的一種或幾種。

優選自由基引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨中的一種。

優選單體與去離子水的質量比為(5～12)：110；表面活性劑用量為單體質量的2％～8％；自由基引發劑總用量為單體質量的0.3％～0.9％，第二步反應用到的自由基引發劑量為第一步自由基引發劑用量的7％～20％。

優選步驟a)中所述的機械攪拌的速度為165～250rpm；步驟b)中所述聚合反應進行的溫度為80～98℃。