[发明专利]一种聚合物空心微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合材料及其制备方法，尤其是一种聚合物空心微球及其制备方法。

背景技术

在近几年的聚合研究中中空微球受到了广泛地关注，其原因是因为中空微球是一种具有特殊结构的聚合物材料，粒子尺寸在微米到纳米之间，兼具空心、胶囊等特征于一身，在生物、光、磁学以及核物理以及电子等方面具有广泛的应用前景。这种技术是近年来的研究热点，至今主要制备聚合物中空微球的方法为模板法、自组装法以及乳液聚合法，因为模板法和自组装法对环境条件要求很高，暂时还没有形成真正有实际操作意义上的工艺，而乳液聚合法因为条件简便，容易实施而已形成较为成熟的工艺，但乳液聚合法制备的中空微球粒径较小，在应用到建筑材料领域受到了制约。为了扩大中空微球的应用领域，前人做了大量的工作，例如使用强酸刻蚀聚合物包覆的无机材料的方法；也有的使用加热去除无机物包覆的聚合物的方法等等，但使用这样的方法都会产生大量的废水和废渣，要么耗费大量的能源，在我国现今能源较为紧张、环境保护越来越重要的氛围下显现出了一定的问题。

发明内容

本发明的第一个目的是克服现有微球制备方法能耗高，会产生废水和废渣以及空心微球粒径较小的缺陷和不足，提供一种不产生废水废渣，能耗较小，粒径尺寸可以控制的聚合物空心微球的制备方法。

本发明的第二个目的是克服现有空心微球粒径较小，耐酸耐碱性较差的缺陷和不足，提供一种粒径较大且微球内部为负压，耐酸耐碱和隔热保温性能好的聚合物空心微球。

本发明实现第一个目的的技术方案是：一种粒径可控聚合物空心微球的制备方法，包括以下步骤：

A.种子乳液制备：

将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸水性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80℃，加入引发剂保温反应4-6小时得到种子乳液，

所述原料的重量份含量为：

水                  1500-2500

混合乳化剂          1.5-2.5

吸水性聚合物单体    5-15

共聚物单体          4-6

引发剂              0.5-1.5；

B.吸水性核聚合物制备：

在60-80℃下，向种子乳液中缓慢滴加由吸水性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化剂和水按组成的乳状液，充分反应1.5小时后加入碱性水溶液调节PH值为8-9，得到吸水性核聚合物水分散液，

所述乳状液中原料的重量份含量为：

水                  140-180

混合乳化剂          3-4

吸水性聚合物单体    200-280

共聚物单体          50-80；

C.制备聚合物外壳并引入功能性基团：

取1000份上述吸水性核聚合物水分散液，用1.5-2倍水将其稀释，然后在60-80℃下，向其中滴加由共聚物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳状液，反应1-2小时后，得到包覆吸水性聚合物微球的水溶液，

所述外壳乳状液中原料的重量份含量为：

水                  200-240

混合乳化剂          3-5

共聚物单体          300-400

带功能性基团的单体  100-140；

D.界面聚合反应：

向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入缩聚单体80-120份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；

E.制备聚合物中空微球：

将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为100-120℃，出口温度20-60℃进行喷雾干燥，得到聚合物空心微球；

其中：所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的一种或两种以上的共聚物，所述的吸水性聚合物单体是甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中的一种或两种以上的共聚物或共混物，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵，所述的功能性单体是带有氨基、羟基，羧基或酸酐基功能性基团的丙烯酸类单体或不饱和单体，所述的缩聚单体是可以和上述功能性基团反应的单体或低聚物。

本发明所述的乳化剂中非离子型乳化剂是OP系列或吐温系列或司班系列，离子型乳化剂是阴离子乳化剂或阳离子乳化剂。