[发明专利]一种具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有中空粗糙表面结构的有机硅烷微球及其制备方法。

背景技术

有机硅烷是一类具有分子水平的有机-无机杂化结构，其中硅原子构成无机硅氧“骨架”，硅原子可以通过侧基引入多种有机官能团构成有机结构部分。这种结构使其兼具无机材料与有机材料的优异性能，其无机内核能抑制聚合物分子的链运动而赋予杂化材料良好的耐热性能，有机取代基和高分子链赋予杂化材料良好的韧性和可加工性。有机硅烷还具有很好的光学性质、耐热性、耐候性、增水性以及电绝缘性和介电性质，近年来广泛应用于电子封装，光学传导等领域。有机硅烷材料在受热分解后的残余物主要为不燃性SiO₂，且SiO₂的质量分数可高达87％。因此，与通常的阻燃高分子材料相比，含有有机硅烷的聚合物能延长点火时间并大大降低燃烧放热程度，阻燃性能非常好。所以，有机硅烷不但可作为复合材料直接使用，也可加入传统的填料如玻璃纤维后使用。

中空有机硅烷颗粒由于其低密度、稳定的热、光、电、磁性能，故可以广泛应用于微反应器、药物载体，亦可作为染料分散剂、吸波材料、有机树脂的改性剂之用。模板辅助法是合成中空有机硅烷微囊的一种典型方法，以模板作为支架材料，最终所得中空微球的形状和空腔尺寸可以通过模板控制。通常用作模板的材料主要有聚合物乳胶粒、无机金属纳米粒子、嵌段共聚物胶束、表面活性剂有序聚集体等等。先制备得到这些模板材料之后，硅烷前体在模板表面水解聚合得到有机硅烷的包覆层，这种核壳结构复合物再经过煅烧或有机溶剂刻蚀掉模板，得到中空微球。模板法不但烦琐，而且制备的中空微球形貌不规整，不止会出现大量破损，模板本身的团聚行为也使得中空微球在尺寸大小均匀性的控制上变得极为困难。

发明内容

有鉴于此，本申请发明人经广泛研究和反复实验后发现，一种表面具有皱褶、内部具有中空的有机硅烷微球，粒径均匀度高，且合成方法简单易行，可以解决了传统中空微球制备方法所造成的粒径不均及大量球体破损的问题。

本发明的主要目的在于提供一种具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球，其特征在于提供pH值为10～13的碱性溶液，混合至少两种有机硅烷而得到有机硅烷混合物，将所述有机硅烷混合物加入到所述碱性溶液中，进行水解缩聚反应后，静置陈化而得。

本发明的又一目的为提供一种具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球的制备方法，其步骤为：

提供pH值为10～13的碱性溶液；

混合至少两种有机硅烷而得到有机硅烷混合物；

将所述有机硅烷混合物加入到所述碱性溶液中，在0℃～70℃下搅拌10分钟～10小时，进行水解缩聚反应；以及

静置陈化1小时～20小时，离心，洗涤，冷冻干燥。

所述至少两种有机硅烷包含至少一种有机硅烷在碱性溶液中进行水解缩聚反应后具有亲水性和至少一种有机硅烷在碱性溶液中进行水解缩聚反应后具有疏水性，且水解缩聚反应后具有亲水性的有机硅烷与水解缩聚反应后具有疏水性的有机硅烷的质量比为1∶1～1∶10。

本发明的有益效果是：本发明揭露之一种具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球的制备方法所制得的有机硅烷微球，藉由相当简单的方法及温和的反应条件得到粒径均匀度高的有机硅烷微球，解决先前技术-模板法中烦琐的制程步骤。另外，也解决了先前技术中因模板本身的团聚行为而造成中空微球在尺寸大小均匀性不易控制的问题。

附图说明

图1是实施例3所得到的具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球的扫描电镜照片；

图2是实施例3的中空有机硅烷微球切片扫描电镜照片；

图3是实施例3的中空有机硅烷微球的粒径分布量测图；

图4是实施例7的中空有机硅烷微球透射电镜照片；

具体实施方式

根据本发明所提供之具有粗糙表面结构中空有机硅烷微球中空有机硅烷微球粒径均一度高，粒径分布范围窄，根据体均粒径与数均粒径之比(Dv/Dn)计算的多分散系数值小于1.05，式中Dv为体积平均粒径，Dn为数均平均粒径，优选的，体积平均粒径与数均平均粒径的比值为1.0～1.05。在使用不同的有机硅烷搭配之下，本发明所提供的有机硅烷微球的平均粒径可以为50纳米～5微米。