[发明专利]一种表面具有微孔道中空聚合物弹性微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种表面具有微孔道中空聚合物弹性微球及其制备方法和应用，所述微球为中空弹性微球，壳层为交联聚合物，表面具有微孔道，该弹性微球的粒径为1～300微米，壳层的厚度为0.01～100微米，微孔道的孔径小于等于0.05微米。所述微球具有弹性可恢复性，所述中空聚合物弹性微球的空腔内填充一些物质后，在无外力作用下，空腔内的物质可通过微球的微孔道缓慢释放；在受外力作用时，微球发生弹性形变，空腔内的物质加速释放；在去除外力时，发生形变的微球又可恢复原状。该微球属于高分子聚合物材料，具有低密度、良好的热绝缘、声绝缘、光散射等性能，可广泛应用于医疗、化妆品、清洁/护理用品(如清洁剂、护理剂等)、污水处理、催化剂加载等领域。

技术领域

本发明涉及一种表面具有微孔道的中空聚合物弹性微球及其制备方法和应用，属于聚合物功能材料领域。

背景技术

中空聚合物微球是一种有聚合物壳层且内部有空腔结构的微球，这种微球具有低密度、热绝缘、声绝缘、良好的光散射等性能，被广泛应用于催化剂加载、药物缓释、化妆品包覆、污水处理等领域。

目前，制备中空聚合物微球的主要方法有悬浮聚合法、自组装法和溶剂挥发法，同时，还有酸碱溶胀法、乳液聚合法、模板法等。对于悬浮聚合法，首先是利用皮克林乳化法制备出W/O型小液滴，然后将这些小液滴分散在水相中形成W/O/W型悬浮体系，通过升温使得油相中的引发剂引发聚合，得到水相核、聚合物壳的微球，再通过高温、刻蚀等方法将水相核去除，得到中空聚合物微球。对于自组装法，是利用两亲性的嵌段共聚物在临界胶束浓度附近可在水溶液中团聚成具有内外双层结构的闭合球状胶束的原理，在共聚物中引入可聚合的功能基，引发聚合，即可得到以共价键相结合的中空聚合物微球。对于溶剂挥发法，是先将已制备的聚合物微球分散在水中，再在该体系中加入一种良性溶剂去溶胀该微球，溶胀完成后，将该体系进行液氮冷冻，使得溶胀到微球内部的溶剂凝固为固体，然后对该体系进行慢慢升温，使微球内部的溶剂慢慢挥发掉，最终得到表面有单孔的中空聚合物微球。

另外，中国专利CN102585279A、CN201410785640.8和CN201510197352.5分别报道了采用气态悬浮法、低聚物预涂覆法和悬浮聚合原位封闭法制备表面无渗透性低密度聚合物微球的方法。气态悬浮法(CN102585279A)利用遇水速干单体对表面有水的多孔或中空微球表面孔洞进行覆盖实现对其封闭，制备了表面无渗透性聚合物微球。低聚物预涂覆法(CN201410785640.8)利用低聚物在有机良溶剂中具有较高粘稠度和流动性较差的特点，将低聚物溶解于易挥发有机溶剂中，配成适宜粘度的聚合物溶液，然后加入多孔或中空微球边搅拌边使有机溶剂挥发，得到表面孔道封闭的聚合物多孔或中空微球。悬浮聚合原位封闭法(CN201510197352.5)以表面具有微孔道的渗透性微球作为种子，利用单体与聚合物具有良好亲和性的特点，使单体扩散至种子微球表面形成单体液层，然后进行原位聚合反应形成聚合物覆层封闭微球表面孔道，得到低密度封闭的表面无渗透性中空或多孔微球。

综上，悬浮聚合法、模板法、自组装法在制备过程需要经过高温、煅烧、有机溶剂溶胀或刻蚀处理，在操作方法上有诸多不便，不适合工业化生产。表面无渗透性中空或多孔微球的制备过程是对微球表面的孔道进行封堵后制备的，因封堵前的孔道较大，达微米级，若不进行封堵其渗透性非常明显，但封堵的步骤增加了制备方法的操作难度和均一性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种表面具有微孔道的中空聚合物弹性微球，所述弹性微球具有特殊的机械性能、耐有机溶剂和耐温性。

本发明的另一个目的是提供一种表面具有微孔道的中空聚合物弹性微球的制备方法，采用此方法可以制备具有特殊的机械性能、耐有机溶剂和耐温性的表面具有微孔道的中空聚合物弹性微球。

本发明的再一个目的是提供上述中空聚合物弹性微球的应用，其用于医疗、化妆品、清洁/护理用品(如清洁剂、护理剂等)、污水处理、催化剂加载等领域。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：