一種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子合成技術(shù)，具體涉及一種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法，在非交聯(lián)的單分散聚合物粒子基礎(chǔ)上，利用提出的高壓溶脹聚合技術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)得到不對(duì)稱單體-溶脹粒子，并通過(guò)乳液聚合得到形貌可控各向異性粒子。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，各向異性膠體粒子因其在表面活性劑、催化劑載體、自組裝、醫(yī)藥以及表面增強(qiáng)拉曼散射等領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用而受到了廣大科研工作者的研究興趣，并發(fā)展出了諸多制備方法。其中，種子乳液聚合是一類最基本的合成包括雪人形、樹莓形、啞鈴型和高爾夫球形等各向異性粒子的方法。
[0003]然而，盡管種子乳液聚合已被系統(tǒng)性研究，但種子粒子的選擇性較為局限。據(jù)我們所知，聚苯乙烯粒子(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和S12粒子是廣為使用的種子粒子。最近，磺化聚苯乙烯粒子作為種子粒子的研究亦是不斷出現(xiàn)。但是，到目前為止，選用聚甲基丙烯酸縮水甘油酯(PGMA)作為種子粒子進(jìn)行乳液聚合的研究鮮有報(bào)道。最主要的是，種子溶脹聚合是一類耗時(shí)性方法，一般需要較長(zhǎng)時(shí)間的單體溶脹過(guò)程，因此，設(shè)計(jì)出一種新的行之有效的溶脹過(guò)程而較大程度降低種子溶脹所用時(shí)間至關(guān)重要，也迫在眉睫。目前尚無(wú)對(duì)于縮短溶脹時(shí)間相關(guān)方法的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法。
[0006]技術(shù)方案
[0007]—種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法，其特征在于步驟如下:
[0008]步驟1、制備不對(duì)稱單體-溶脹粒子:將PGMA聚合物種子分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%?I %的表面活性劑水溶液中，配成0.5?5%的聚合物種子乳液;再加入助溶脹劑及單體I形成聚合物種子乳液;然后移入高壓釜內(nèi)，升溫至60-120°C，保溫0.l-3h，即得不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液;所述助溶脹劑、單體I與聚PGMA合物種子的質(zhì)量比為I?10:1?10:1;所述單體I為苯乙烯、對(duì)氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸縮水甘油酷；
[0009]步驟2、基于不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液的聚合:在不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液中加入引發(fā)劑及單體II，然后將上述體系升溫至65?80°C，100?300r/min機(jī)械攪拌下反應(yīng)4?12h;將所得到的產(chǎn)物經(jīng)乙醇、水各洗滌3次，干燥，即得形貌可控各向異性粒子;所述引發(fā)劑、單體II與聚合物種子的質(zhì)量比為0.005?0.02:1?10:1;所述單體II為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、苯乙烯、對(duì)氯甲基苯乙烯、N-異丙基丙烯酰胺或丙稀腈。
[0010]所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉。
[0011]所述單體I為苯乙烯、對(duì)氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯以及甲基丙烯酸縮水甘油酯中的幾種。
[0012]所述助溶脹劑為鄰苯二甲酸二丁酯、甲苯、1-氯代十二烷、己二酸二正辛酯中的一種或幾種。
[0013]所述單體II為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、苯乙烯、對(duì)氯甲基苯乙烯、N-異丙基丙烯酰胺及丙烯腈中的幾種。
[0014]所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酰、偶氮二異庚腈或偶氮二異丁腈。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明提出的一種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法，在非交聯(lián)的單分散聚合物粒子基礎(chǔ)上，利用提出的高壓溶脹聚合技術(shù)在較短時(shí)間內(nèi)得到不對(duì)稱單體-溶脹粒子，并通過(guò)乳液聚合得到形貌可控各向異性粒子。本發(fā)明將為種子乳液聚合的耗時(shí)性缺陷提供解決方法，較大程度降低種子溶脹所用時(shí)間以及生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1:本發(fā)明制備的不對(duì)稱單體-溶脹粒子的光學(xué)顯微鏡照片
[0018]圖2:本發(fā)明制備的不對(duì)稱單體-溶脹粒子經(jīng)乙醇/水洗后的SEM照片
[0019]圖3:本發(fā)明制備的形貌可控各向異性粒子的SEM照片
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0021 ]實(shí)施例1: 一種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法
[0022](I)高壓溶脹PGMA粒子制備不對(duì)稱單體-溶脹粒子
[0023]將PGMA聚合物種子分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%表面活性劑水溶液中，配成2%的聚合物種子乳液，向其中加入助溶脹劑及單體I，其中助溶脹劑、單體I與聚合物種子的質(zhì)量比為5:4:1；將上述聚合物種子乳液移入高壓釜內(nèi)，升溫至100°C，保溫2h，即得不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液；
[0024](2)基于不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液的聚合
[0025]將步驟I中得到的單體-溶脹粒子乳液移至配有機(jī)械攪拌及冷凝裝置的三口瓶中，向其中加入引發(fā)劑及單體II，其中引發(fā)劑、單體II與聚合物種子的質(zhì)量比為0.03:3:1;然后將上述體系升溫至80°C，200r/min機(jī)械攪拌下反應(yīng)8h;將所得到的產(chǎn)物經(jīng)乙醇、水各洗滌3次，干燥，即得形貌可控各向異性粒子。
[0026]實(shí)施例2:—種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法
[0027](I)高壓溶脹PGMA粒子制備不對(duì)稱單體-溶脹粒子
[0028]將PGMA聚合物種子分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%表面活性劑水溶液中，配成0.5%的聚合物種子乳液，向其中加入助溶脹劑及單體I，其中助溶脹劑、單體I與聚合物種子的質(zhì)量比為1:1:1;將上述聚合物種子乳液移入高壓釜內(nèi)，升溫至100°c，保溫lh，即得不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液；
[0029](2)基于不對(duì)稱單體-溶脹粒子乳液的聚合
[0030]將步驟I中得到的單體-溶脹粒子乳液移至配有機(jī)械攪拌及冷凝裝置的三口瓶中，向其中加入引發(fā)劑及單體II，其中引發(fā)劑、單體II與聚合物種子的質(zhì)量比為0.02:2:1;然后將上述體系升溫至80°C，200r/min機(jī)械攪拌下反應(yīng)8h;將所得到的產(chǎn)物經(jīng)乙醇、水各洗滌3次，干燥，即得形貌可控各向異性粒子。
[0031]實(shí)施例3:—種高壓溶脹種子乳液聚合合成形貌可控粒子的制備方法
[0032](I)高壓溶脹PGMA粒子制備不對(duì)稱單體-溶脹粒子
[0033]將PGMA聚合物種子分散在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%表面活性劑水溶液中，配成I %的聚合物種子乳液，向其中加入助溶