[发明专利]一种有机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及无机、有机以及高分子材料领域，具体涉及一种有机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法。

背景技术

微囊(Microcapsule)是指具有中空结构、以高分子材料、无机材料或者有机-无机杂化材料为壳的微型容器。微囊具有保护囊心内芯材物质、改变物质重量、体积、状态和表面性能、隔离活性成分的功能，还可以控制芯材物质的缓慢释放等。20世纪70年代末Narty等(Narty J J,et al.Nanoparticles a new colloidal drug delivering system.Pharmaceutica Acta Helvetiae,1978,53:17-23.)提出了纳米微胶囊(Nanocapsules)的概念，将微胶囊扩展成为了具有纳米尺寸的新型材料。分级孔结构互锁微囊将分级孔结构与互锁结构相结合，互锁结构使得单个的微囊聚集在一起形成微囊聚集体，同时囊壁中的微孔、介孔与大孔级别的囊腔、互锁微囊间形成的连通窗口和微囊间的缝隙呈现分级孔结构。2014年，本课题组的专利(CN103933911 A30-30，CN103933912 A30-30)提出采用原子转移自由基聚合的方法在功能化的规整排列的二氧化硅胶体晶模板表面形成聚合物，进行交联致孔后，去除模板，制得聚合物基分级孔结构互锁微囊，其制备过程复杂，在表面引发原子转移自由基聚合过程中需100℃高温无水无氧的苛刻的反应条件，形成分级孔结构的过程中需要采取复杂的交联致孔技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：一种有机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法，该方法流程如附图1所示，通过对聚苯乙烯胶体晶模板(PS)进行功能化，而后在功能化的聚苯乙烯胶体晶模板表面诱导3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)发生水解缩合反应，制备PS@有机硅核壳复合材料，通过良溶剂溶解去除聚苯乙烯胶体晶模板后，制备出一种有机硅材料分级孔结构互锁微囊。本发明与聚合物基分级孔结构互锁微囊相比，其优势在于制备工艺流程简单，反应条件温和，无需进行后续交联致孔技术，所得产物含有丰富的氨基，使其在纳米金负载催化领域有着巨大的潜在应用价值。

本发明的技术方案是：

一种有机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法，包括以下步骤：

1)聚苯乙烯胶体晶模板的表面功能化

将干燥的聚苯乙烯胶体晶模板浸没于浓硫酸中，40℃-80℃恒温反应2-24h，反应结束后，弃去液体，用水清洗至上清液的pH值不变后，将所得产物冷冻干燥，即可得到表面带有磺酸基团的聚苯乙烯胶体晶模板；

2)PS@有机硅核壳复合材料的制备

将干燥的步骤(1)中得到的表面带有磺酸基团的聚苯乙烯胶体晶模板置于反应器中，然后，向反应器中依次加入无水乙醇、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，室温(25℃)下浸泡5h后，向反应体系中加入水后，室温反应24h后，将所得材料用无水乙醇清洗后，干燥；

其物料配比为体积比为APTES：无水乙醇：水＝0.01-3：5：5；其中1g的表面带有磺酸基团的胶体晶模板需5-15mL无水乙醇；

3)去除PS@有机硅核壳复合材料中的聚苯乙烯

将干燥的步骤(2)中得到的PS@有机硅核壳复合材料置于良溶剂中，室温搅拌0.5～2h后，取出上清液后，继续向反应体系中加入相同量的良溶剂，重复“加入良溶剂—搅拌—取出上清液”3～5次后所得产物真空干燥，即可制得有机硅材料分级孔结构互锁微囊；

其中，每0.5g的PS@有机硅核壳复合材料需20-200mL的良溶剂；

所述步骤(3)中的良溶剂为甲苯、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺。

本发明的实质性特点为：与当前技术(CN103933911 A30-30，CN103933912 A30-30)相比，其主要区别在于聚合物基分级孔结构互锁微囊在制备过程中：第一步采用无机二氧化硅材料为模板而本专利采用聚苯乙烯材料为模板；第三步选用苯乙烯为原料在二氧化硅胶体晶模板的表面形成聚合物，本专利选用3-氨丙基三乙氧基硅烷为原料在聚苯乙烯胶体晶模板的表面形成有机硅材料；第四步需进行后续交联致孔技术后去除模板制得聚合物基分级孔结构互锁微囊，本专利无需进行后续交联致孔技术，直接去除模板制得有机硅材料分级孔结构互锁微囊。

本发明的有益效果是：