[发明专利]一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球的方法。

背景技术

高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。高分子微球材料的研究和应用近几年来发展非常迅速，由于特殊的形貌和尺寸，高分子微球具备其它材料所不具备的特殊功能。目前反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球在油气开采领域应用（ZL200810115057.0）。该专利使用反相乳液聚合制备方法，但是该方法利用油作为外相，在使用过程中容易发生安全问题，同时导致成本高，产品稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球的方法，该方法不需要油相，采用水包水的聚合方式，合成产品水为外相，安全性好，同时成本较低，合成工艺简单，易于工业化生产。

本发明所提供的一种反相乳液聚合有机-无机复合亲水性纳米微球的方法，包括如下步骤：

（1）将层间修饰剂与粘土溶于水中，得到粘土的混合溶液；

（2）将向所述粘土的混合溶液中加入水溶性单体，并搅拌均匀，得到含有水溶性单体和粘土的水相溶液；

（3）向所述含有水溶性单体和粘土的水相溶液中加入聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、油溶性引发剂和N,N-二甲基双丙烯酰胺，继续进行搅拌；

（4）加热步骤（3）的体系至50～70℃，经反相乳液聚合即得到有机-无机复合亲水性纳米微球。

上述的方法中，步骤（1）中，所用粘土为普通粘土，其中蒙脱石的质量百分含量为80%～98%；

所述层间修饰剂可按照中国专利ZL200810102231.8中的记载，具体条件如下：

1）将不饱和脂肪酸溶解于二甲苯中，并与催化剂混合，加热至180～220℃，再加入二乙烯三胺进行反应，得到双酰胺；

2）将所述双酰胺与乙醇混合，加热至30～40℃，再加入多乙烯多胺，在70～80℃的条件下进行反应，得到所述层间修饰剂；

其中，所述不饱和脂肪酸为肉豆蔻油酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻油酸和芥酸中的一种或其任意组合的混合物，优选蓖麻油酸；

所述多乙烯多胺为乙二胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵中的一种或其任意组合的混合物，优选3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵；

所述催化剂为三氧化二铝、磷酸和硼酸中的任意一种；

所述不饱和脂肪酸、所述二乙烯三胺与所述多乙烯多胺的摩尔比可为1.5-2：0.8-1：0.8-1，所述催化剂与所述不饱和脂肪酸的摩尔比可为0.05-0.1：0.08-1.2。

步骤1）中，所述二乙烯三胺与所述不饱和脂肪酸、二甲苯及所述催化剂进行反应时，所述反应的温度必须控制在180～220℃之间，低于180-220℃会发生其它类型的反应，高于这一温度原料药品会分解；该步骤的反应时间为1.5～2.5h；

步骤2）中，所述反应的时间为2～4h；

所述层间修饰剂、所述粘土与所述水的质量比可为0.3～0.5：4～6：80～100，具体可为0.3：4：100、0.3：4：80、0.4：5：90或0.5：6：80。

上述的方法中，步骤（2）中，所述水溶性单体可为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酸酯和丙烯醇中至少一种；

所述水溶性单体与所述层间修饰剂的质量比可为9～11：0.3～0.5，具体可为9：0.3、10：0.4或11：0.5。

上述的方法中，步骤（2）中，所述搅拌的转速可为10000～15000r/min，所述搅拌的时间可为20～40min。

上述的方法中，步骤（3）中，所述油溶性引发剂选自偶氮二异丁腈（AIBN）、过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁脒盐酸盐（V-50引发剂）、过氧化二烷基、过氧化二酰、叔胺和环烷酸盐中至少一种；

所述聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、所述油溶性引发剂、所述N,N-二甲基双丙烯酰胺与所述层间修饰剂的质量比可为0.8～1.2：0.015～0.020：0.05～0.1：0.3～0.5，具体可为0.8：0.020：0.05：0.3、1.0：0.015：0.05：0.5、1.0：0.018：0.1：0.4或1.2：0.018：0.75：0.3；

所述聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵作为分散剂；

所述N,N-二甲基双丙烯酰胺作为交联剂。

上述的方法中，步骤（3）中，所述搅拌的转速可为10000～15000r/min，所述搅拌在温度可为50～55℃的条件下进行。