[发明专利]磺化聚苯乙烯空心微球、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种磺化聚苯乙烯空心微球、制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤：将含有磺酸基和活性基团的修饰剂加入含有碳酸钙颗粒的分散液中，所述修饰剂中的磺酸基与所述碳酸钙反应，使所述修饰剂包裹所述碳酸钙颗粒，得到第一溶液；向所述第一溶液中加入苯乙烯单体、交联剂和引发剂进行交联反应并使所述苯乙烯单体与所述活性基团反应，使聚苯乙烯层生成并包裹在所述碳酸钙颗粒表面，得到第二溶液；用盐酸对所述第二溶液进行酸化，还原所述修饰剂中的磺酸基并去除所述碳酸钙颗粒，得到内表面具有所述磺酸基的磺化聚苯乙烯空心微球。

技术领域

本发明涉及聚合物微球材料制备领域，特别是涉及一种磺化聚苯乙烯空心微球、制备方法及应用。

背景技术

聚苯乙烯基高分子微球因其物理特征和化学可修饰性，在诸多技术领域有着较大的应用前景，因而其制备与应用拓展已成为材料研究领域的热点。磺化聚苯乙烯微球是聚苯乙烯基微球中一种重要品种，其制备方法主要是通过加入浓硫酸或其他硫酸盐对聚苯乙烯微球进行表面修饰。但是该制备方法制备的聚苯乙烯微球存在磺化后的磺酸基仅存在于微球的表面、磺化量不易控制等问题，且使用浓硫酸易造成设备腐蚀和污染环境。

发明内容

基于此，有必要提供一种磺化聚苯乙烯空心微球，其制备方法及其应用。

本发明提供一种磺化聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：

将含有磺酸基和活性基团的修饰剂加入含有碳酸钙颗粒的分散液中，所述修饰剂中的磺酸基与碳酸钙反应，使所述修饰剂包裹所述碳酸钙颗粒，得到第一溶液；

向所述第一溶液中加入苯乙烯单体、交联剂和引发剂进行交联聚合反应并使所述苯乙烯单体与所述活性基团反应，使聚苯乙烯层生成并包裹在所述碳酸钙颗粒表面，得到第二溶液；

用盐酸对所述第二溶液进行酸化，还原所述修饰剂中的磺酸基并去除所述碳酸钙颗粒，得到内表面具有所述磺酸基的磺化聚苯乙烯空心微球。

在其中一个实施例中，所述修饰剂与所述碳酸钙颗粒的质量比为0.01～0.3。

在其中一个实施例中，所述苯乙烯单体与所述修饰剂的质量比为0.01～0.1，所述交联剂与所述修饰剂的质量比为0.01～0.1，所述引发剂与所述修饰剂的质量比为0.01～0.1。

在其中一个实施例中，所述活性基团为乙烯基，所述修饰剂包括对乙烯基苯磺酸、乙烯基磺酸及丙烯酰胺甲基丙磺酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述交联剂为多官能度乙烯基单体交联剂，包括二乙烯基苯、丁二烯、二烯丙基醚及N，N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种，所述引发剂为油溶性过氧化物，包括过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮及过氧化二碳酸二异丙酯中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述交联聚合反应的温度小于或等于100℃。

在其中一个实施例中，所述碳酸钙颗粒的粒径为800目～3000目。

本发明提供一种磺化聚苯乙烯空心微球，所述磺化聚苯乙烯空心微球内表面修饰有磺酸基团。

在其中一个实施例中，所述磺化聚苯乙烯空心微球的外径为50μm～100μm，内径为45μm～95μm。

本发明还提供根据所述的磺化聚苯乙烯空心微球作为催化剂在催化反应中的应用。

本发明提供的磺化聚苯乙烯空心微球的制备方法，易于控制磺酸基的数量，并避免了浓硫酸的使用，所制备得到的磺化聚苯乙烯微球可作为磺酸基催化剂，应用于小分子缩合反应和大分子水解反应中。

附图说明

图1为本发明实施例磺化聚苯乙烯基空心微球的制备过程示意图；

图2为本发明实施例磺化聚苯乙烯基空心微球的红外谱图；