[发明专利]一种粒径和表面电荷可控的单分散聚苯乙烯微球的制备方法

说明书

本发明涉及一种粒径和表面电荷可控的单分散聚苯乙烯微球的制备方法，包括以下步骤：(1)将溶剂、分散剂、共聚单体、pH调节剂和电荷稳定剂混合均匀，在氮气保护下加热至90‑100℃，搅拌20‑40min；(2)向步骤(1)得到的体系中滴加苯乙烯单体，滴加完成后继续搅拌，使苯乙烯单体分散均匀；(3)向步骤(2)得到的体系中滴加引发剂水溶液，滴加完成后保持在90‑100℃下反应2‑4h；(4)反应完成后，冷却，过滤去除大块凝胶，离心将乳液从溶液中分离，然后干燥，即得。本发明制备的聚苯乙烯微球球形度高，粒径可控且单分散性好，同时通过选择不同的共聚单体可以实现微球表面电荷的调控。

技术领域

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种制备单分散聚苯乙烯微球的方法。

背景技术

单分散的聚苯乙烯微球具有形貌规则、比表面积大、吸附能力强和表面易于功能化等优点。其在药物缓释、建材涂料添加剂、免疫诊断、液晶间隔材料等众多领域已经得到了应用，或有潜在的应用价值。尤其是表面带电荷的微球因为易于和其他载体结合，更加得到了广泛地关注。

无皂乳液聚合是制备单分散微球的好方法。它是指完全不含乳化剂或仅含微量乳化剂的乳液聚合。其乳胶粒子的稳定性靠其上共聚的功能单体的带电荷端基以及吸附的溶剂中的电解质离子来保证。避免了传统乳液聚合中乳化剂带来的弊端的同时也使其表面带有了电荷，利于进一步的处理。

中国专利文件CN104558316A(申请号：201410807523.7)公开了一种基于乳液法合成聚苯乙烯微球的方法。该方法采用十二烷基硫酸钠为乳化剂，PVP为分散剂、V-50作为引发剂、苯乙烯为单体，在低水油比的条件下，采用乳液聚合方法合成了聚苯乙烯纳米微球。但是，该方法使用的乳化剂会吸附在微球的表面，对微球后期的应用性能产生不利影响，同时聚合反应时间为24h，生产时间长。

中国专利文件CN103130935A(申请号：201310083739.9)公开了一种制备单分散阴离子型聚苯乙烯微球的简单方法。主要包括如下步骤：(1)苯乙烯单体除去阻聚剂；(2)在三口烧瓶中依次加入苯乙烯、阴离子型引发剂、有机溶剂和去离子水，在氮气保护下室温搅拌30min，然后加热至75℃反应8h；(3)反应结束后冷却至室温，高速离心获得沉淀物，50℃真空干燥24h，即得粒径为0.5μm～0.8μm的阴离子型聚苯乙烯微球。但是，该方法聚合反应时间为8h，生产时间同样较长，并且制备的微球的粒径调控范围较窄，且由微球表面电荷情况来看体系的稳定性也不是太好。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是现有聚苯乙烯微球制备过程中反应时间长，制得的微球粒径调控范围窄，微球表面电荷不可控的不足，本发明提供一种粒径与表面电荷可控的单分散聚苯乙烯微球的制备方法。采用苯乙烯作为主单体，丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、苯乙烯磺酸钠(NaSS)、甲基酰氧基三甲基氯化铵(DMC)中一种或多种作为共聚单体，去离子水、甲醇、乙醇中一种或多种作为溶剂，聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作为分散剂，碳酸氢钠(NaHCO₃)作为pH调节剂，氯化钠(NaCl)作为电荷调节剂，过硫酸钾(KPS)作为阴离子引发剂，优化了制备工艺，得到目标微球。

术语说明：

容错率：在允许的范围内容许出错的程度。

本发明的技术方案如下：

一种粒径与表面电荷可控的单分散聚苯乙烯微球的制备方法，包括步骤如下：

(1)将溶剂、分散剂、共聚单体、pH调节剂和电荷稳定剂混合均匀，在氮气保护下加热至90-100℃，搅拌20-40min；

(2)向步骤(1)得到的体系中滴加苯乙烯单体，滴加完成后继续搅拌，使苯乙烯单体分散均匀；

(3)向步骤(2)得到的体系中滴加引发剂水溶液，滴加完成后保持在90-100℃下反应2-4h；