《一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102408508 A (43)申请公布日 2012.04.11 C N 1 0 2 4 0 8 5 0 8 A *CN102408508A* (21)申请号 201110327414.1 (22)申请日 2011.10.25 C08F 212/08(2006.01) C08F 220/28(2006.01) C08F 4/04(2006.01) C08F 2/12(2006.01) (71)申请人湖南科技大学 地址 411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2 号 (72)发明人刘清泉 李艳禄 (74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所 43108 代理人宋向红 (54)。
2、 发明名称 一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微 球的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种可控粒径的单分散阳离子 型聚苯乙烯微球的合成方法。本发明是将去离子 水和有机溶剂按比例混合加入100ml三口烧瓶 中，在氮气保护下，将一定量的苯乙烯、引发剂、可 聚合分散稳定剂一起加入三口烧瓶中混合搅拌、 加热，搅拌速度为200转/分，在温度为7090 时，反应68小时。反应结束后自然冷却至室 温，用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉 淀物用乙醇洗涤，超声分散5分钟，重复上述过程 23次，得到沉淀物，50真空干燥，即得单分 散阳离子型聚苯乙烯微球，其粒径范围为0.4 1.0m。本发明方法工艺简。
3、单易行，产品可用作蛋 白质载体、涂料添加剂和医学诊断等领域。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 102408512 A 1/1页 2 1.一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于包括如下顺 序的步骤： （1）原料苯乙烯的准备：将苯乙烯用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗 至中性，用无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用； （2）将去离子水和有机溶剂按比例混合加入到100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，再将 一定量的苯乙烯、引发剂、可聚合分散稳定剂一起加入到。
4、三口烧瓶中混合搅拌、加热，搅拌 速度为200转/分，在温度为7090时，反应68小时； （3）上述反应结束后自然冷却至室温，用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀 物用乙醇洗涤，超声分散5分钟；重复上述过程23次，得到的沉淀物，在50下真空干 燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球，所得聚苯乙烯微球表面带有阳离子基团，粒径范围 为0.41.0m； 步骤（2）中，各个组分的重量百分比是：去离子水为20%30%，有机溶剂为50%60%， 苯乙烯为10%20%，引发剂为1%2%，可聚合分散稳定剂为1%5%；以上各组分重量百分 比之和为100%；通过调节苯乙烯与可聚合分散稳定剂的质量百分比，来实现聚苯。
5、乙烯微球 的粒径可控制备。 2.根据权利要求1所述的粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法，其特 征在于：所述有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。 3.根据权利要求1所述的粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法，其特 征在于：所述引发剂为阳离子型引发剂，是偶氮二异丁基脒盐酸盐。 4.根据权利要求1所述的粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法，其特 征在于：所述可聚合分散稳定剂为丙烯酸羟乙酯。 权 利 要 求 书CN 102408508 A CN 102408512 A 1/3页 3 一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方法 技术领域 0001 本发明属于高分。
6、子材料制备领域，具体涉及一种粒径可控的单分散阳离子型聚苯 乙烯微球的制备方法。 背景技术 0002 单分散阳离子型聚合物微球不仅具有一般聚合物微球的特点，例如：球形度好、尺 寸小、比表面积大、机械稳定性和化学稳定性好、表面张力低，表面易组装功能基团等，而且 具有很多独特的性能。在生物医学诊断、液相色谱分析、催化剂载体、涂料、油墨添加剂等领 域有广泛的应用。阳离子聚合物微球乳液在电镀，检测细胞的噬菌作用用作蛋白质载体、胶 黏剂和织物处理以及印刷等方面具有阴离子和非离子型聚合物微球不可比拟的作用。 0003 但是这种粒径在亚微米级的单分散阳离子型聚苯乙烯微球很难通过常规的乳液 聚合法或悬浮聚合法合。
7、成得到，乳液聚合法制备的微球粒径在1001000m，尺寸分布 宽，极大的限制了微球的应用；而悬浮聚合法制备的微球粒径在0.5m以下。无皂乳液聚 合法制备的微球粒径可达1m，但是反应条件很难控制，结果不甚理想。种子溶胀法也是制 备聚合物微球的常见方法，但是该方法步骤繁琐，周期长。分散聚合方法是一种极具应用前 景的合成亚微米级单分散聚合物微球的方法。 0004 目前，国内外已公开了许多聚合物微球的制备方法的文献及专利技术。公开号为 CN101864020A的中国发明专利“电荷稳定分散聚合制备高度交联聚苯乙烯微球的方法”中 公开了一种通过电荷的静电作用稳定聚合物粒子，制备交联聚苯乙烯微球的方法。公开。
8、号 为CN1793187的中国发明专利“粒径连续可控单分散聚苯乙烯微球的制备方法”中公开了 一种分散聚合方法，通过调节单体和丙烯酸的配比，即可获得不同粒径的聚苯乙烯微球。公 开号为CN101293936的中国发明专利“单分散性聚苯乙烯微球的粒径可控的制备方法”中 公开了一种无皂乳液聚合方法，通过调节稳定剂的用量，实现微球的粒径可控制备。对于单 分散阳离子型聚合物微球的制备，国内还鲜有报道。 发明内容 0005 本发明的目的在于针对现有技术中存在的反应条件难控制和粒径分布不均匀等 问题，提供一种采用分散聚合方法的可控粒径的单分散阳离子型聚苯乙烯微球的制备方 法，同时应用空间位阻稳定机理和电荷稳定。
9、机理，设计了新型分散聚合体系，降低了生产成 本且简化了生产工艺，并使产品性能得到明显提高。 0006 本发明方法包括如下顺序的步骤： （1）原料苯乙烯的准备：将苯乙烯用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗 至中性，用无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用； （2）将去离子水和有机溶剂按比例混合加入到100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，再将 一定量的苯乙烯、引发剂、可聚合分散稳定剂一起加入到三口烧瓶中混合搅拌、加热，搅拌 速度为200转/分，在温度为7090时，反应68小时； 说 明 书CN 102408508 A CN 102408512 A 2/3页 4 （3）上述反应结束后自然。
10、冷却至室温，用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀 物用乙醇洗涤，超声分散5分钟；重复上述过程23次，得到的沉淀物，在50下真空干 燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球，所得聚苯乙烯微球表面带有阳离子基团，粒径范围 为0.41.0m； 步骤（2）中，各个组分的重量百分比是：去离子水为20%30%，有机溶剂为50%60%， 苯乙烯为10%20%，引发剂为1%2%，可聚合分散稳定剂为1%5%；以上各组分重量百分 比之和为100%；通过调节苯乙烯与可聚合分散稳定剂的质量百分比，来实现聚苯乙烯微球 的粒径可控制备。 0007 更具体地说，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。 0008 所述引发。
11、剂为阳离子型引发剂，是偶氮二异丁基脒盐酸盐。 0009 所述可聚合分散稳定剂为丙烯酸羟乙酯。 0010 本发明的原料苯乙烯是一种市场上常见、廉价的有机物，是一种传统且良好的制 备聚合物微球的有机单体。本发明的可聚合分散稳定剂丙烯酸羟乙酯分子中既具有水溶性 的羧基（COO-）、羟基（-OH）又有油溶性的烷基（CH 2 =C-），所以丙烯酸羟乙酯在反应中主要聚 集在单体乳胶粒表面，起到类似分散稳定剂的作用；阳离子型引发剂在反应过程中释放出 阳离子基团，这种阳离子基团将聚集在微球表面，使聚合物微球乳液得到稳定。本发明方法 不仅避免了微球乳液后处理过程中分散剂的影响，同时实现了聚苯乙烯微球的粒径可控制。
12、 备。本发明的单分散阳离子型聚苯乙烯微球采用了分散聚合方法一步制得，解决了以往制 备聚合物微球过程中反应条件难控制，微球粒径可控难于实现和粒径分布不均匀等问题。 附图说明 0011 图1为实施例1的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0012 图2为实施例2的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0013 图3为实施例3的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0014 图4为实施例4的聚苯乙烯微球的SEM照片。 具体实施方式 0015 下面结合具体实验实例和附图对本发明作进一步详细的描述。 0016 实例1： 将市售苯乙烯（分析纯）用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用 无水氯化钙进行干燥后，进行减压。
13、蒸馏后备用。 0017 将去离子水10ml和甲醇30ml混合加入100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，将5ml 苯乙烯，0.25g偶氮二异丁基脒盐酸盐（V-50），0.5ml丙烯酸羟乙酯一起加入三口烧瓶中混 合搅拌、加热，搅拌速度为200转/分，在温度为70时，反应6小时。反应停止后自然冷 却至室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物用乙醇洗涤，用超声波分散5 分钟，继续离心，得到沉淀物，在真空干燥箱中50干燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微 球。所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.4微米，图 1为本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0018。
14、 实例2： 说 明 书CN 102408508 A CN 102408512 A 3/3页 5 将市售苯乙烯（分析纯）用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用 无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用。 0019 将去离子水12ml和乙醇28ml混合加入100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，将7ml 苯乙烯，0.5g偶氮二异丁基脒盐酸盐（V-50），1.0ml丙烯酸羟乙酯一起加入三口烧瓶中混 合搅拌、加热，搅拌速度为200转/分，在温度为75时，反应6.5小时。反应停止后自然冷 却至室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物用乙醇洗涤，用超声波分散5 分钟，继续离心，。
15、得到沉淀物，在真空干燥箱中50干燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微 球。所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.6微米，图 2为本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0020 实例3： 将市售苯乙烯（分析纯）用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用 无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用。 0021 将去离子水14ml和甲醇26ml混合加入100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，将9ml 苯乙烯，0.7g偶氮二异丁基脒盐酸盐（V-50）,2ml丙烯酸羟乙酯一起加入三口烧瓶中混合 搅拌、加热，搅拌速度为200转/分，在温度为80时，反应7小时。。
16、反应停止后自然冷却至 室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物用乙醇洗涤，用超声波分散5分 钟，继续离心，得到沉淀物，在真空干燥箱中50干燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球。 所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.8微米，图3为 本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。 0022 实例4： 将市售苯乙烯（分析纯）用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用 无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用。 0023 将去离子水15ml和丙醇25ml混合加入100ml三口烧瓶中，在氮气保护下，将10ml 苯乙烯，1g偶氮二异丁基脒盐酸盐（V-50），2.5ml丙烯酸羟乙酯一起加入三口烧瓶中混合 搅拌、加热，搅拌速度为200转/分，在温度为90时，反应8小时。反应停止后自然冷却至 室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物用乙醇洗涤，用超声波分散5分 钟，继续离心，得到沉淀物，在真空干燥箱中50干燥，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球。 所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为1.0微米，图4为 本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。 说 明 书CN 102408508 A CN 102408512 A 1/1页 6 图1图2 图3图4 说 明 书 附 图CN 102408508 A 。