專利名稱：一種雙分散反相懸浮聚合制備微球的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙分散反相懸浮聚合制備微球的方法及裝置，屬于功能高分子微球制備技術領域。
背景技術：
高分子微球材料的研究和應用近年來發(fā)展非常迅速，由于其特殊的尺寸和形貌，高分子微球具備其他材料所不具備的特殊功能。廣泛應用于藥物載體、石油開采、日用化工、環(huán)境保護和食品加工等領域。反相懸浮聚合是制備吸水微球的比較成熟的方法。它是將水溶性單體(或其水溶液)在表面活性劑存在下分散于連續(xù)介質(zhì)一油相中進行聚合的方法。該方法具有反應條件溫和，副反應少等優(yōu)點，且在傳熱、攪拌等問題上較之本體聚合和水溶液聚合更有優(yōu)勢，因此在水溶性單體聚合中得到了廣泛的應用。由于反相懸浮聚合體系不穩(wěn)定，學者們(CN102408505)通過選擇合適的分散劑和增稠劑來增加反應體系的穩(wěn)定性，并對工藝條件進行嚴格控制，但還是容易發(fā)生結塊和粘釜現(xiàn)象，沒有從工藝和設備上去真正解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種雙分散反相懸浮聚合制備微球方法及制備裝置，無需分散劑和增稠劑即可解決微球粘連及粘釜，且制備裝置結構簡單，占地面積小，生產(chǎn)效率高。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種雙分散反相懸浮聚合制備微球的方法，在冰水浴或5-10° C冷水浴中，將親水性單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶于蒸餾水中，配置成水相的反應體系，所述的交聯(lián)劑加量為親水性單體總質(zhì)量的0.025 % 1% ;所述的引發(fā)劑加量為親水性單體總質(zhì)量的0.25% 4% ;所述的蒸餾水質(zhì)量為單體總質(zhì)量的3 10倍；在5-10° C冷水浴中將水相的反應體系滴加到油相分散介質(zhì)中，水相的反應體系體積占油相分散介質(zhì)體積的2% 30%，邊滴加邊攪拌，攪拌速率為100 600r/min，滴加結束后，繼續(xù)攪拌5_10min，使水相的反應體系分散在油相分散介質(zhì)中形成第一次第一次分散體系；將上述分散體系注入到裝有提前被加熱到反應溫度的分散介質(zhì)的反應釜體中，所述的分散介質(zhì)體積為分散體系體積的4 15倍，依靠重力使微球緩慢沉降進行第二次分散，防止反應過程中劇烈的攪拌使微球碰撞粘連，反應溫度40°C 80°C，反應時間2 8h ;反應結束后，打開閥門，并用篩網(wǎng)將微球和分散介質(zhì)分離，然后將微球洗凈、烘干。所述的方法，所述油相分散介質(zhì)為蓖麻油或菜籽油或豆油或玉米油或花生油。所述的方法，所述反應釜體高度2 10m。所述的方法,所述反應爸體內(nèi)徑5 30cm。所述的方法，所述反應釜體材質(zhì)為聚乙烯或聚氯乙烯或聚丙烯。應用于上述任一所述的方法中的裝置，包括冷卻管(11)、加熱管(12)、保溫層
(13)、反應釜體(17)，冷卻管(11)和加熱管(12)交錯纏繞在反應釜體(17)外部，通過冷卻和加熱快速改變反應溫度；所述反應釜體(17)材質(zhì)為聚乙烯或聚氯乙烯或聚丙烯；所述反應釜體(17)高度2 IOm ;所述反應釜體(17)內(nèi)徑5 30cm。本發(fā)明提出的雙分散反相懸浮聚合制備微球方法及制備裝置，采用攪拌的方式進行第一次分散，利用水相和油相體積比及攪拌速度確定微球粒徑，采用重力沉降的方式進行第二次分散，不需要加入分散劑即可有效避免反應中后期由于攪拌使微球碰撞而產(chǎn)生粘連，從工藝和設備上解決了反應體系的不穩(wěn)定。


圖1為制備裝置釜體結構示意圖(縱剖圖)；圖2為微球樣品I的SEM圖。圖3為微球樣品2的SEM圖I溫控器、2溫度傳感器、3冷卻水出口端、4電源端I，5電源端11，6冷卻水進口端、7支架，8底座、9閥門、10固定軸、11冷卻管、12加熱管、13保溫層、14釜體外殼、15彎接頭、16釜蓋、17反應釜體；
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1:將20g丙烯酰胺、0.16g過硫酸鉀和0.04g亞硫酸氫鈉(氧化還原引發(fā)劑)、0.04gN，N—亞甲基雙丙烯酰胺(交聯(lián)劑)在10°C冷水浴中溶于120g蒸餾水中，配成反應體系(水相)。取I體積份反應體系，滴加到10體積份玉米油(油相)中，在10°C冷水浴中攪拌5min，攪拌速度為200r/min，使反應體系在玉米油中分散成一定粒徑的液滴，形成分散體系。攪拌結束后，打開釜蓋16，將分散體系注入盛有提前加熱至50°C的70體積份玉米油(用來沉降分散)的反應釜體17中，反應釜體17內(nèi)徑5cm，高度2.5m，可以為微球提供足夠的沉降距離，保證反應時間，反應釜體17材質(zhì)為聚乙烯，這種非極性材料可以防止親水微球粘附釜壁。關閉釜蓋16，連好溫度傳感器2，打開溫控器1，溫度設置為50°C，通過加熱管12對反應爸體17加熱,維持反應溫度,反應體系液滴邊沉降邊反應,反應3小時后,打開冷卻水進口端6，冷卻水進入纏繞在反應釜體17周圍的冷水管11中，將反應釜體17冷卻至室溫后，打開釜蓋16，打開閥門9，用400目的篩網(wǎng)濾出微球，然后將反應釜體17旋轉(zhuǎn)90°進行清洗。將微球洗凈、烘干，所得記為樣品1，如圖2所示，從圖中可以看出，微球無粘連，粒徑較均一，平均粒徑為40 μ m。實施例2:將20g丙烯酰胺、0.16g過硫酸鉀和0.04g亞硫酸氫鈉(氧化還原引發(fā)劑)、0.04gN，N—亞甲基雙丙烯酰胺(交聯(lián)劑)在冷水浴中溶于120g水中配成反應體系，取反應體系1.5份,加入10份玉米油中，在冷水浴中攪拌5min,攪拌速度為250r/min。攪拌結束后注入盛有70份玉米油的反應釜中，溫度設置為50°C，反應3h，反應結束后，打開閥門，用400目的篩網(wǎng)濾除微球，并洗凈、烘干，所得微球記為樣品2，如圖3所示，從圖中可以看出，微球無粘連，粒徑較均一，平均粒徑為50 μ m。

對比圖2和圖3可知，當水相與油相體積比及攪拌速率不同時，所得微球粒徑也不同。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā) 明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種雙分散反相懸浮聚合制備微球的方法，其特征在于，在冰水浴或5-10° C冷水浴中，將親水性單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶于蒸餾水中，配置成水相的反應體系，所述的交聯(lián)劑加量為親水性單體總質(zhì)量的0.025% 1% ;所述的引發(fā)劑加量為親水性單體總質(zhì)量的0.25% 4% ;所述的蒸餾水質(zhì)量為單體總質(zhì)量的3 10倍；在5-10° C冷水浴中將水相的反應體系滴加到油相分散介質(zhì)中，水相的反應體系體積占油相分散介質(zhì)體積的2% 30%，邊滴加邊攪拌，攪拌速率為100 600r/min，滴加結束后，繼續(xù)攪拌5_10min，使水相的反應體系分散在油相分散介質(zhì)中形成第一次分散體系；將上述分散體系注入到裝有提前被加熱到反應溫度的分散介質(zhì)的反應釜體中，所述的分散介質(zhì)體積為分散體系體積的4 15倍，依靠重力使微球緩慢沉降進行第二次分散，防止反應過程中劇烈的攪拌使微球碰撞粘連，反應溫度40°C 80°C，反應時間2 8h ;反應結束后，打開閥門，并用篩網(wǎng)將微球和分散介質(zhì)分離，然后將微球洗凈、烘干。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述油相分散介質(zhì)為蓖麻油或菜籽油或豆油或玉米油或花生油。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應釜體高度2 10m。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應釜體內(nèi)徑5 30cm。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應釜體材質(zhì)為聚乙烯或聚氯乙烯或聚丙烯。
6.應用于權利要求1-5任一所述的方法中的裝置,其特征在于,包括冷卻管(11)、加熱管(12)、保溫層(13)、反應釜體(17)，冷卻管(11)和加熱管(12)交錯纏繞在反應釜體(17)外部，通過冷卻和加熱快速改變反應溫度；所述反應爸體(17)材質(zhì)為聚乙烯或聚氯乙烯或聚丙烯；所述反應釜體(1 7)高度2 IOm;所述反應釜體(17)內(nèi)徑5 30cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙分散反相懸浮聚合制備微球的方法及裝置，采用攪拌的方式進行第一次分散，利用水相和油相體積比及攪拌速度確定微球粒徑，采用重力沉降的方式進行第二次分散，不需要加入分散劑即可有效避免反應中后期由于攪拌使微球碰撞而產(chǎn)生粘連，從工藝和設備上解決了反應體系的不穩(wěn)定。
文檔編號C08F2/32GK103145887SQ20131007322
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月7日 優(yōu)先權日2013年3月7日
發(fā)明者柳華杰, 步玉環(huán), 郭勝來, 王春雨, 王銀東 申請人:中國石油大學(華東)