[发明专利]用可聚合表面活性剂制备核壳型微凝胶复合微球的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到胶体化学的微胶囊或微球的制造方法。

背景技术

微凝胶是一类具有三维网络结构、尺寸在微、纳米量级的球形胶乳粒子。微凝胶的大小、内部结构和所含功能基团的种类等都可以通过改变单体、交联剂类型和制备条件进行控制。因此，作为球形微、纳米级材料的制备模板，微凝胶具有天然模板所无法比拟的优点。目前国内外从事球形微纳米有机-无机复合材料研究工作比较多。Pich等人利用无皂乳液聚合制得acetoacetoxyethyl methacrylate(AAEM)和N-vinylcaprolactam(VCL)共聚微凝胶，之后在水溶胀的微凝胶内部合成了磁铁矿，这样便得到一种新颖的包埋于微凝胶网络中磁性纳米颗粒的微球。此微球兼有温敏性、磁性及胶束的稳定性，进一步研究还表明此微球在水溶液中表现出溶胀-去溶胀的可逆性。Antonietti等人通过微乳液聚合法制备了聚苯乙烯微凝胶，经磺化处理，将此微凝胶浸泡于金属盐的溶液中，通过控制微凝胶的交联密度和金属盐的还原方式，制备除了具有不同粒径和结构的球形纳米金属。房喻小组以反相悬浮聚合法制备PAM和P(NAPAM-AA)微凝胶，再将此微凝胶用金属盐溶液中溶胀，通入硫化氢气体，即微凝胶表面形成硫化物。通过控制金属盐的浓度和硫化氢的通入方式和速度合成了一系列表面图案化的硫化物有机/无机复合微球。这种方法可以通过改变微凝胶模板及沉积物的物组成而制得不同复合微球材料，也可以通过调节反应条件改变复合微球表面形貌。这种复合微球具有典型的核壳型结构特点，这一特点使这类材料具有特殊的应用。

丙烯酰胺丙基十二烷基二甲基溴化铵是一种可聚合表面活性剂，其特殊性在于不仅具有表面活性剂的作用，而且具有可聚合基团。这种物质可以与单体发生共聚反应，实现在聚合物中引入具有表面活性的基团。尽管为不同目的将可聚合表面活性剂引入到不同结构特点的聚合物或复合物材料中的研究较多，但以高分子微凝胶为模板将此类物质引入到微凝胶表面形成具有核壳型结构复合微球材料的研究未曾报道，由于这种材料具有核心水可溶胀性为储存水溶性物质创造了条件，带正电荷的壳层为离子交换引入带负电荷的功能性物种创造了条件。因此，这类材料具有潜在的应用价值。本发明提供了一种制备具有上述特点的微凝胶复合微球的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、工艺可行、操作简便、反应时间短、反应在常温下进行的用可聚合表面活性剂制备核壳型微凝胶复合微球的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案包括下述步骤：

1、配制油相

将表面活性剂司班-80加入到盛有环己烷的烧杯中，表面活性剂司班-80与环己烷按质量比以1∶100～115混合配制成油相。

2、制备均匀分散油相

将步骤1制备的油相装入三口烧瓶内，用搅拌机搅拌，搅拌速度为380转/分钟，以2～3mL/分钟的流速通入N₂，在18～30℃搅拌30～60分钟，使其均匀，制成均匀分散油相。

3、制备水相

将丙烯酰胺溶于二次水中，再加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵；二次水与丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵的质量比为1∶0.24∶0.008～0.012∶0.016，搅拌，过滤，导入氮气至氧气排完为止，制备成水相。

4、制备微凝胶

将步骤3制备的水相快速加入到步骤2的均匀分散油相中，调整搅拌机的搅拌速度为380转/分钟，15～30分钟后加入体积浓度为50mg/mL的四甲基乙二胺，水相与均匀分散油相、四甲基乙二胺的质量比为1∶79.9∶0.00066，反应2～4小时，倾出反应液，分离出沉淀物，用丙酮和二次水交替洗涤沉淀物5～6次，制成聚丙烯酰胺微凝胶。

5、制备溶胀的微凝胶

将步骤4制备的微凝胶放入烧杯中，加水至浸没为止，静置过夜，使其充分溶胀。

6、制备多孔微凝胶

将步骤5制备的溶胀微凝胶用滤纸吸去游离水之后，经液氮冷却至-70～-50℃，放入冷冻干燥器中在-55～-50℃干燥12～24小时，制备成多孔微凝胶。

7、制备包含有可聚合表面活性剂丙烯酰胺丙基十二烷基二甲基溴化铵的多孔微凝胶

将可聚合表面活性剂丙烯酰胺丙基十二烷基二甲基溴化铵配制成质量浓度为3.3％～40.7％的甲醇溶液，用所制备的甲醇溶液浸渍步骤6所制的多孔微凝胶，甲醇溶液与多孔微凝胶的质量比为1∶0.62，4小时之后，用真空泵将甲醇抽去至干，再用甲醇洗涤3～4次，制备成包含有可聚合表面活性剂丙烯酰胺丙基十二烷基二甲基溴化铵的多孔微凝胶。