[发明专利]单分散多孔聚合物纳米微囊的新型制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单分散多孔聚合物纳米微囊的制备方法，尤其是囊壁厚度、空腔直径和孔尺寸可控，属于有机多孔材料技术领域。

背景技术

随着人们对物质微观结构的认识日渐成熟，通过材料精细结构的构建以得到相应的宏观性能已成为科学家们的共识。新型结构材料的开发和研制作为材料科学发展的基石，不仅推动了基础研究的发展，而且对工业技术革新亦起着重要作用，其中结构有序、孔径大小均一的多孔材料倍受关注。

在聚合物材料中，聚合物微囊由于其尺寸小、比表面积大、内部空腔体积大及结构稳定的特性，可在诸多领域得到应用。聚合物微囊的制备及应用已成为当今高分子科学研究的热点之一，应用领域涉及药物的控制释放、化妆品和染料、光敏组分的保护、催化剂、涂料、复合材料以及填料等[Jiang P，Bertone J F，Colvin V L Science，2001，291，453；Jin R，Cao Y，Mirkin C A，Kelly K L，Schatz G C，Zheng J G. Science，2001，294，1901.]。为了得到较好的应用效果，要求制备的微囊具有良好的稳定性、渗透性，同时又要能对微囊的大小、形态、壁厚进行有效控制。而多孔聚合物微胶囊恰恰能很好的解决了普通聚合物微囊在渗透性和机械强度上所遇到的矛盾。Weitz[Dinsmore A D，Hsu M F，Nikolaides M  G， Marquez M，Bausch A R Weitz D A.Science，2002，298，1006.]等人详细报道了各尺寸、渗透性、机械强度、相容性可控的胶囊在精确控制释放方面的应用。

多孔微胶囊的制备是近年来出现的一个新的研究领域。当今所采用的制备方法主要为乳胶粒液面自组装法，即通过在乳液液滴界面的乳胶粒微球的有序自组装行为来制备聚合物中空、多孔微球／胶囊，并利用交联法将微囊固定[Croll L M，Stover H D H，Hitchcock A P，Macromolecules，2005，38，2903.]。但是这种方法制备的多孔微囊，其尺寸比较大，一般都在几十个微米以上，难以获得纳米尺度的产物。何晓东等[He X D，Ge X W，Liu H R，Wang M Z，Zhang Z C，Chem.Mater，2005，17，5891.]又将此方法改进，利用磺化聚苯乙烯微球在单体和水的界面自组装，将微囊尺寸降至几个微米。但是经过深入研究，由于存在多重乳液聚合，这种方法会同时得到几种不同尺寸的产物[Xueping Ge，Qiang Yuan，Hua Wang，Mozhen Wang，Xuewu Ge，Chem.Commun，2009，2765.]，不能得到单分散的聚合物微囊。那么，寻找一种稳定而有易于控制的方法，制备得到单分散纳米级的多孔微胶囊具有非常重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种拥有多孔结构的聚合物微囊的制备方法。这种方法采用草莓型的核-冠微球作为模板，制备囊壁厚度、空腔直径和孔尺寸可控且均一的单分散多孔聚合物纳米微胶囊，其中囊壁的组成可以有多种选择，从而使材料具备不同的功能特性和应用前景，例如温度敏感、pH值敏感、亲水、疏水和荧光等特性的多孔聚合物微囊。较大的孔尺寸可以解决现有聚合物空心微囊的传质问题，在提高传质速率的同时允许较大尺寸的分子进出壳层，从而增大多孔聚合物微囊的应用范围。

(二)技术方案

本发明所采用的技术方案是：以大粒径的有机聚合物微球为核，小粒径的二氧化硅微球为冠，利用自组装技术制备出的草莓型核-冠微球，并以此核-冠微球为模板包覆聚合物壳层，制备出核壳型复合微球，随后用氢氟酸刻蚀掉二氧化硅微球部分，透析除去内部聚合物核微球模板部分，即可得到多孔聚合物微囊。此微囊的空心内腔的大小与大粒径聚合物核微球的粒径直接相关，而囊壁上孔的大小与小粒径二氧化硅冠微球的粒径直接相关。所述方法新颖，通过调节大粒径聚合物微球的粒径，即可调节空腔部分的大小；而调节小粒径二氧化硅微球的尺寸，可改变微囊表面孔的大小；通过改变单体的种类可以给微囊添加多种特性，如温度敏感、pH值敏感、亲水、疏水和荧光等；改变单体和交联剂用量可以调整微囊壁厚。空腔与介孔的孔径可控，空腔尺寸为500-1500nm可控，小孔孔径为30-150nm可控，壁厚为20-100nm可控。

(三)有益效果

本发明所公布的聚合物多孔微囊的制备方法与现有方法相比，具有以下优异效果：