[发明专利]一种有机无机杂化中空微球的制备方法及其产物和应用

权利要求书

1.一种有机无机杂化中空微球的制备方法，包括硅烷偶联剂的水解和聚合两个阶段；在胶体粒子的作用下，所述硅烷偶联剂在水解和聚合两个阶段分别起乳化剂和聚合单体的作用；所述有机无机杂化中空微球表面光滑、内部具有空腔结构，壳层主要由含硅聚合物组成，具有亲水和亲油的两亲特性。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胶体粒子为表面具有羟基的胶体粒子；更优选表面具有钛羟基和硅羟基的胶体粒子；还更优选表面具有硅羟基的胶体粒子。

优选地，所述胶体粒子的粒径范围为80～10⁴纳米；更优选粒径范围为100～500纳米，还优选200-300纳米。

优选地，所述胶体粒子为实心、中空或核壳结构的粒子。优选地，所述核壳结构的胶体粒子可以是聚合物@SiO₂/TiO₂、金属@SiO₂/TiO₂或无机非金属@SiO₂/TiO₂等。

优选地，所述胶体粒子为球形、椭球形、片形、块形和棒形粒子；还更优选为球形或片形。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为具有双键结构的烷氧基硅烷偶联剂；更优选具有双键结构的甲氧基硅烷或乙氧基硅烷；更优选3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述硅烷偶联剂与水分散介质的体积比为1:20～1:2000；优选为1:100～1:800。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将胶体粒子加入水中并分散均匀，调节体系pH值；

(2)将硅烷偶联剂和油相加入上述体系，搅拌，在胶体粒子的作用下，硅烷偶联剂转化为乳化剂，所述体系形成稳定的水包油型乳液；

(3)加入自由基引发剂引发聚合反应；

(4)洗涤得到所述有机无机杂化中空微球。

优选地，步骤(1)中，胶体粒子在体系中的浓度为0.05～50mg·mL^-1；更优选地，浓度为0.2～5mg·mL^-1。

优选地，步骤(1)中，加入碱调节体系pH在8.0～11.0之间，更优选pH在9.4～10.0之间。

优选地，所述碱为无机碱，更优选为氨水。

优选地，步骤(2)中，所述油相为酯类，还更优选乙酸异戊酯。

优选地，步骤(2)中，所述油相与硅烷偶联剂的体积比为1:1～10:1；更优选为2:1～5:1。

优选地，所述步骤(2)中搅拌时的温度为10～30℃。

优选地，所述步骤(2)中搅拌的时间为4～30小时；更优选为8～12小时。

优选地，步骤(3)中，所述自由基引发剂为水溶性自由基引发剂；更优选为过硫酸钾。

优选地，步骤(3)中，聚合反应温度高于55℃；更优选60～80℃。

优选地，所述步骤(3)中的聚合反应时间为8～24小时；更优选为12～14小时。

5.一种由权利要求1-4中任一项所述的制备方法制备得到的有机无机杂化中空微球，所述有机无机杂化中空微球表面光滑、内部具有空腔结构，壳层主要由含硅聚合物组成，具有亲水和亲油的两亲特性。

6.根据权利要求5所述的有机无机杂化中空微球，所述微球壳层具有Si-O-Si的无机网络，同时具有双键聚合后的有机链段部分，无机网络与有机链段之间通过化学键相连，为有机无机杂化结构。

所述中空微球的粒径在200～400纳米，且粒径分布较为均匀。

7.权利要求5或6的有机无机杂化中空微球的用途，用于药物缓释、催化剂、生物医用、酶促反应和光电材料等领域。特别适用于药物缓释和生物医用。另外，所述微球具有亲水亲油的两亲特性，特别适用于用作触变剂、补强剂、增稠剂、流量控制剂、分散剂、防沉剂和消光剂等。