[发明专利]一种水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机高分子材料领域，具体涉及一种水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球的制备方法。

背景技术

聚合物包覆的核/壳结构复合粒子在很多方面都有着潜在应用价值,例如可以用在催化剂、化妆品、印刷和涂料等领域。聚苯胺是一种典型的导电聚合物，具有优良的环境稳定性、合成成本低、无毒、以及独特的掺杂机制等优点，但其水溶性较差，因此水溶性聚苯胺材料具有很好的应用前景。

磺化聚苯乙烯由于磺酸基团的引入，其水溶性能很优异；把聚苯胺和磺化聚苯乙烯复合，可以大大增强聚苯胺的水溶性。文献《聚苯胺及新型水性抗静电涂料的制备与性能研究》中制备出了磺化聚苯乙烯掺杂的聚苯胺，其虽然也一定程度上增强了聚苯胺的水溶性，但制备出的磺化聚苯乙烯掺杂的聚苯胺是不规则的，产品也非单分散的，不便于产品的标准化和工业化，使用价值有限。本发明以接近单分散的磺化聚苯乙烯微球为模板，制备了水溶性海胆状磺化苯乙烯/聚苯胺复合微球，该复合微球具有规则的核壳结构，具有极大的潜在应用价值。

发明内容

本发明的发明目的为制备一种具有规则核壳结构的水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球，其可以克服现有技术中聚苯胺水溶性差以及磺化聚苯乙烯掺杂聚苯胺的产物形状不规则、产品标准化困难等技术问题。

本发明提供一种水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球，所述复合微球呈海胆状且具有核壳结构，所述核壳结构以磺化聚苯乙烯为内核、以聚苯胺为外壳，所述外壳为多孔结构。

具体的，所述复合微球的粒径为1.15～1.85μm，所述内核的粒径为0.95～1.55μm。

进一步，所述复合微球的粒径为1.35～1.55μm，所述内核的粒径为1.25～1.45μm。

本发明还提供一种水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球的制备方法，包括以下步骤:

S1.聚苯乙烯微球的制备:采用分散聚合法制备聚苯乙烯微球，所述聚苯乙烯微球的粒径为0.85～1.45μm；

S2.磺化聚苯乙烯微球的制备：对S1中的聚苯乙烯微球进行磺化反应，得磺化聚苯乙烯微球，所述磺化聚苯乙烯微球的粒径为0.95～1.55μm；

S3.水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球的制备：将0.2～0.4重量份S2中所述的磺化聚苯乙烯微球溶解于30～50重量份的去离子水中形成磺化聚苯乙烯溶液，把0.05～0.1重量份的苯胺加入所述磺化聚苯乙烯溶液中，调节所述磺化聚苯乙烯溶液至酸性后在0℃下充分搅拌，将0.12～0.24重量份的引发剂溶解于2～4重量份的去离子水中并滴加至上述酸性溶液中，在0℃下反应24h以上，离心分离、洗涤、真空干燥得到水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球，所述复合微球呈海胆状且具有核壳结构，所述核壳结构以磺化聚苯乙烯为内核、以聚苯胺为外壳，所述外壳为多孔结构。

在上述制备方法的基础上，本发明还可以做如下进一步的优化。

进一步，S1中的所述聚苯乙烯微球由分散聚合法制备，制备过程为：将苯乙烯、稳定剂、引发剂、无水乙醇、去离子水按照12～20：1～3：0.2～0.5：95～100：0～5的重量比例混合，氮气保护下，在60～80℃下磁力搅拌24h以上，离心分离、洗涤、真空干燥得聚苯乙烯微球。磁力搅拌时转速优选为200r/min。

进一步，S2中的所述磺化聚苯乙烯由浓硫酸参与的磺化反应制备，制备过程为：将0.2～0.4重量份所述S1中的聚苯乙烯微球与27～55重量份的质量分数98％的浓硫酸混合，超声1～3h后，在40～50℃反应12h以上，反应完成后将反应物倒入40～50重量份的冰水中，在2～8℃的环境中静置48h以上，让磺化聚苯乙烯微球充分沉淀，离心分离、洗涤、真空干燥得磺化聚苯乙烯微球。超声时的超声频率为10-40KHz，超声功率为40-100W。

具体的，S3中的所述苯胺与所述引发剂的摩尔比为1：1，S3中调节所述磺化聚苯乙烯溶液至酸性的优选方法为加入适量的2～5mol/L的盐酸溶液。

优选的，本发明所采用的稳定剂为PVP，所采用引发剂为过硫酸铵或AIBN。

使用上述方法制备的水溶性海胆状磺化聚苯乙烯/聚苯胺复合微球的粒径为1.15～1.85μm，所述内核的粒径为0.95～1.55μm，其粒径分布范围较窄，具有单分散性。

本发明所述的洗涤均优选使用无水乙醇为溶剂对离心分离得的固体产物进行多次洗涤，所述真空干燥的优选条件为在50～60℃下真空干燥12h以上。