[发明专利]一种高产率制备含硅聚氨酯单分散微球的方法

说明书

本发明涉及一种高产率制备含硅聚氨酯单分散微球的方法。该方法以含硅多元醇、普通多元醇和二异氰酸酯化合物为单体，在水/二甲基甲酰胺/乙腈的混合溶剂中通过沉淀聚合制备含硅聚氨酯单分散微球。本发明的操作简单，聚合反应可在静置条件下进行，无需任何搅拌或振荡设备，生产成本和能耗较低。制得单分散微球时的单体用量可高达30％左右，微球产率可达98％，聚合时间短，效率高，有利于实现规模化生产及应用。本方法全程无需任何乳化剂和稳定剂，聚合完成后单体完全转化，所得含硅聚氨酯微球非常洁净，可用于生物和医药等领域。

技术领域

本发明涉及一种制备含硅聚合物单分散微球的方法，属于功能高分子材料领域。

背景技术

聚合物单分散微球是指直径在纳米至微米区间，大小高度一致的聚合物球体粒子，其在液晶显示、药物控释、色谱分析、酶固定、光子晶体等领域具有广泛应用。有机硅聚合物单分散微球将有机硅优良的柔性及生物相容性等特点与单分散微球的优异性能相结合，在化学催化、药物传输及酶固定等领域具有潜在的应用。

目前，公开报道的制备含有机硅聚合物单分散微球的方法主要有乳液聚合、悬浮聚合及分散聚合等。Falk等(Journal of Applied Polymer Science,2005年,97卷,页1574–1585)使用聚乙烯醇为稳定剂，将含有环氧基和硅氧烷的烯类单体通过悬浮聚合制备了含硅聚合物微球。Liu等(PolymersPolymer Composites,2006年,14卷,页833-840)以聚乙烯基吡啶为分散剂，通过两步的分散聚合(24h)制备了含有机硅的核壳微球。US5801262公开了一种制备具有窄分布聚硅氧烷微球的方法，其将硅烷单体加入到含有阴离子表面活性剂、聚合物稳定剂和催化剂的水溶液中通过分散聚合而制得。JP2000186148先将硅烷单体进行水解，再于碱性条件下进行缩合聚合制备了聚硅氧烷微球，该法分两步进行且对反应条件要求比较严格。CN1840563A以十二烷基三甲基氯化铵等为稳定剂，以烷基硅氧烷为单体，通过水解及缩聚反应制备了一种含硅的聚合物微球。上述方法制备含硅聚合物微球时条件苛刻，步骤繁琐，且需添加乳化剂和稳定剂等组分，这些物质吸附至微球表面后难以去除，严重制约了含硅聚合物微球的应用及发展，尤其是在生物和医药等领域。

沉淀聚合制备聚合物单分散微球时无需任何乳化剂和稳定剂等组分，所得微球非常洁净。但是，现有沉淀聚合制备聚合物单分散微球的技术问题是单体的用量和微球的产率较低，且聚合时间长(约4h)。按照单体用量为6.0％，微球产率为70％计，一吨反应釜一次只能获得约42Kg产品，微球的制备效率较低，不利用工业化规模生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高产率制备含硅聚氨酯单分散微球的方法。

该方法利用二异氰酸酯与含硅多元醇的反应通过沉淀聚合制备含硅聚合物单分散微球，不仅方法简单，而且聚合过程中无需任何乳化剂和稳定剂等组分，聚合完成后单体完全转化，所得微球非常洁净。本方法制备单分散微球时单体的用量可达30％左右，微球产率可达98％，聚合时间仅需10min，微球的制备效率明显提高。本发明是一种快速且高效制备表面洁净的含硅聚合物单分散微球的方法。

术语解释：

室温：具有本领域公知的含义，一般是指25±2℃。

如无特别说明，本申请中所述的“％”均为质量百分比。

发明详述：

本发明的技术方案如下：

一种高产率制备含硅聚氨酯单分散微球的方法，包括步骤：

在室温下，于反应介质中使二异氰酸酯与多元醇进行逐步沉淀聚合反应，其中，

所述多元醇中含硅多元醇所占质量分数为10～100％，余量为不含硅的普通多元醇；

所述二异氰酸酯和多元醇单体总量为体系总质量的1～32％；