[发明专利]一种三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的合成方法及其应用，包括以下步骤：按摩尔比配制三聚氰胺甲醛树脂的预缩液，并将预缩液调整到设定浓度；将复合型表面活性剂、助表面活性剂、油相和三聚氰胺甲醛预缩液按比例混合得到反相微乳液；向该反相微乳液中加入强酸调节pH值，进行树脂化反应；反应体系经破乳、离心、洗涤和冷冻干燥得到粒径分布在10~100 nm之间的三聚氰胺甲醛树脂纳米微球。其制备的碳微球氮吸附测定的比表面积最小为702 m²·g^‑1，总孔隙体积最小为0.52 cm³·g^‑1，可应用于CO₂气体的吸附。制备得到的纳米微球作为胶黏剂添加剂，在0.5%的添加量时，胶黏剂的固化时间最小可缩短37%，胶合板的胶合强度最小可提高28%，甲醛释放量最小可降低17%。

技术领域

本发明涉及一种三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的合成方法及其应用，属于聚合物纳米材料领域。

背景技术

聚合物纳米微球是一类尺寸在纳米至亚微米之间的高分子材料，具有比表面积大，吸附性强，对温度、pH 值和磁场变化具有响应性等特点，从有关纳米微球的第一篇报道开始，就引起人们广泛的关注。目前已证明纳米微球的应用几乎涉及所有的领域，在电化学、气体吸附和分离、工业催化剂载体、胶黏剂添加剂、以及医药工程和生化工程领域的应用近年来尤其热门。

三聚氰胺甲醛树脂微球一般采用水热法、微波法或超声辐射法合成，微球的粒径为微米级。用来制备聚合物纳米微球的高分子材料主要有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺和聚苯胺等，而采用三聚氰胺甲醛树脂合成聚合物纳米微球少见报道。

微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂（通常为醇类）、油（通常为碳氢化合物）和水或水溶液在适当的比例下自发形成的透明或半透明的、低粘度和各向同性的热力学稳定体系。由于微乳液属于热力学稳定体系，在一定条件下胶束构成的“微水池”具有保持特定尺寸和形貌的特性，即破裂后能自发重新组合且尺寸和形貌不变，而反应物被限制在“微水池”内反应从而也具备了“微水池”特定的尺寸和形貌，因此又将反相微乳液所构建的“微水池”称为智能反应器。在助表面活性剂的协助下，“微水池”能显著的增溶极性液体（水或水溶液），“微水池”的尺度范围为5-100nm，大小取决于增溶水或水溶液的量，二者在一定范围内成正比关系；而“微水池”的形貌（球形或其他形状）与表面活性剂的种类和浓度相关，即通过改变表面活性剂的种类和浓度可以很方便的使“微水池”具有球形形貌，由此完全可以通过调节单相反相型（W/O）微乳液体系构成而获得单分散纳米级球形反应空间，并以此空间为模板制备出理想的单分散纳米微球。三聚氰胺、甲醛及促使三聚氰胺甲醛发生加成和缩聚反应的催化剂均具有水溶性，可以增溶于“微水池”并在由“微水池”构建的纳米级球形反应器中完成加成和缩聚反应，因此选择单相反相微乳液体系作为三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的可控制备是可行的。

中国专利ZL 201210128545.1报道了一种采用三聚氰胺和甲醛通过水热反应合成三聚氰胺甲醛树脂微球的方法，该方法不属于反相微乳液聚合，且所得三聚氰胺甲醛树脂微球的粒径分布在微米级。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的合成方法，将三聚氰胺甲醛树脂微球的粒径分布控制在纳米级范围内，扩展三聚氰胺甲醛树脂的应用领域。

本发明提供了一种三聚氰胺甲醛树脂纳米微球的合成方法，包括以下步骤：

（1）按摩尔比配制三聚氰胺甲醛树脂的预缩液，并将预缩液调整到设定浓度；

（2）将复合型表面活性剂、助表面活性剂、油相和三聚氰胺甲醛预缩液按比例混合得到混合物，将该混合物调整到设定温度，在设定磁力搅拌时间后，停止搅拌，在设定温度下保温、静置，获得澄清、透明的反相微乳液；

（3）向该反相微乳液中加入强酸调节pH值，在设定磁力搅拌时间后，停止搅拌，保温、静置进行树脂化反应，得反应体系；