[发明专利]一种聚苯乙烯多孔微球的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚苯乙烯多孔微球的制备方法，包括：A)将苯乙烯、乳化剂和水混合，得到混合乳液；B)将混合乳液在‑40℃以下冷冻，得到冻乳液；将冻乳液在冰点以下采用钴60源辐照引发反应，得到辐照后的乳液；C)将辐照后的乳液解冻、分离得到聚苯乙烯多孔微球。本发明将常温下苯乙烯乳液体系在‑40℃以下冷冻，在冰点以下，用⁶⁰Coγ射线辐射引发苯乙烯聚合，得到微米级多孔聚苯乙烯微球。同已有的高分子多孔材料制备方法相比，本发明具有配方简单，易于操作，高效节能和环境友好的特点，同时制备得到的聚苯乙烯微球粒径范围较宽。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其是涉及一种聚苯乙烯多孔微球的制备方法。

背景技术

高分子多孔微球是指表面或者内部具有多孔结构的聚合物微球，相对于传统的中空微球内部单一的空腔，其蜂窝状的内部结构，在提供高比表面积的同时，也能进一步降低微球的密度。因此高分子多孔微球在表面科学相关的领域中，如吸附分离、催化剂负载、离子交换、传感器、太阳能电池等诸多领域具有广泛的应用(Tan L,Tan B.Chemical SocietyReviews,2017,46,3322-3356；Yang XY,Chen LH,Li Y,Rooke JC,Sanchez C,SuBL.Chemical Society Reviews,2017,46,481-558.)。高分子多孔微球的合成方法主要包括悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合、多步乳液聚合以及微流体聚合等(Gokmen TM,Du PrezFE.Progress in Polymer Science,2012,37,365-405.)。无论哪种制备方法均需向乳液体系中添加引发剂及致孔剂。常用的致孔剂可以为气体、挥发性溶剂、水及固体粒子等。当以甲苯等挥发性溶剂作为致孔剂时，需将甲苯和聚合单体混溶，再加入引发剂引发单体聚合，所得产物需经一系列提纯操作除去体系中的致孔剂，繁琐的同时也带来了环境污染(Santora BP,GagnéMR,Moloy KG,Radu NS.Macromolecules,2001,34,658-661.)。当以水为致孔剂制备微米级笼空状聚合物微球时，虽无需加入引发剂，但需先在聚合物基体上引入亲水基团，例如将聚苯乙烯微球(PS)磺化，同时还需加入溶胀剂(单体或有机溶剂)使磺化聚苯乙烯(SPS)基体溶胀，最终才能形成多孔微球(HeXD,Ge XW,Liu HR,Wang MZ,ZhangZC.Chemistry of Materials,2005,17,5891-5892；Yuan Q,Yang LB,Wang MZ,Wang H,GeXP,Ge XW.Langmuir,2009,25,2729-2735.)。当以无机纳米粒子为硬模板，例如SiO₂微球，制备多孔聚合物微球时，则需在无机模板粒子表面进行特定的官能团修饰，使聚合物包裹其上，最后还需要去除这些硬模板(Banerjee S,Paira TK,Kotal A,Mandal TK.AdvancedFunctional Materials,2012,22,4751-4762.)。上述制备方法操作复杂，致孔剂及引发剂的加入也为后续聚合物多孔微球的分离提纯带来困难，因此需要提出一种无需在乳液体系中加入引发剂和致孔剂，直接合成多孔聚苯乙烯微球的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚苯乙烯多孔微球的制备方法，本发明提供的聚苯乙烯多孔微球的制备方法简单、具有多孔结构并且粒径范围较宽。

本发明提供了一种聚苯乙烯多孔微球的制备方法，包括：

A)将苯乙烯、乳化剂和水混合，得到混合乳液；

B)将混合乳液冷冻，得到冻乳液；将冻乳液采用钴60源辐照引发反应，得到辐照后的乳液；所述冷冻温度为-40℃以下；所述钴源辐照时体系温度为-5℃～-30℃；

C)将辐照后的乳液解冻、分离得到聚苯乙烯多孔微球。

优选的，步骤B)所述冷冻为置于液氮中冷冻。