[发明专利]一种三尺度微纳米聚合物粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明属于聚合物粒子领域，公开了一种三尺度微纳米聚合物粒子及其制备方法和应用。该方法使用乙醇和甲苯作为混合溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂，以AIBN为引发剂，以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，通过分散聚合一步反应制备三尺度微纳米聚合物粒子。该方法工艺简单，成本低廉，得到的三尺度微纳米聚合物粒子为非球形树莓状结构，整体粒子直径在3.6～4.2μm左右，上面有910～1000nm左右的二级结构，然后二级结构上面有190～400nm左右的三级结构。可应用于超双疏涂料、药物载体、磁性材料、生物材料和光电材料等领域。

技术领域

本发明属于聚合物粒子领域，特别涉及一种三尺度微纳米聚合物粒子及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物粒子，特别是具有微米-纳米复合结构的多尺度聚合物粒子，以其独特的物理性能、化学性能、光学性能和催化性能而受到越来越多的关注。该多尺度聚合物粒子已被广泛应用于制备超双疏涂料、药物载体、生物材料、磁性材料和光电材料等领域。

与纳米聚合物球形粒子相比，三尺度微纳米聚合物粒子的独特之处在于其具有微米-纳米多级复合结构，该结构与三尺度微纳米聚合物粒子的性能密切相关。微纳米聚合物粒子因具有微米-纳米多级复合结构以及优良的光学和化学性能，因此可作为基本单元自组装形成胶体晶体并应用于光子晶体、光学开关和有序多孔材料等领域。然而多尺度微纳米聚合物粒子的尺寸和形貌对其性能有很大影响，比如尺寸和形貌会影响微纳米聚合物粒子的表面粗糙度及其进一步功能化的反应程度。因此，可控合成不同尺寸和形貌的微纳米聚合物粒子受到了广泛的关注。目前，微纳米聚合物粒子的主要合成方法有聚合法、层层自组装法、微流体法、模板法和机械拉伸法等，但这些制备三尺度微纳米聚合物粒子的方法或者工艺复杂、或者成本较高、或者尺寸和形貌不均匀。因此本发明通过分散聚合法一步合成具有合适的尺寸和形貌的微纳米聚合物粒子，并且可将其进一步应用于超双疏表面的制备。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种三尺度微纳米聚合物粒子的制备方法。该方法使用乙醇和甲苯作为混合溶剂，通过一步反应合成三尺度微纳米聚合物粒子。该方法工艺简单(一步反应)，成本低廉，产物产率高。本发明详细研究反应过程中乙醇与甲苯比例、交联剂用量、反应时间、搅拌速度、温度等参数条件对反应产物的影响，实现了三尺度微纳米聚合物粒子的可控合成。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的三尺度微纳米聚合物粒子。

本发明再一目的在于提供上述三尺度微纳米聚合物粒子的应用。该三尺度微纳米聚合物粒子各尺度结构明显，表面有较大的粗糙度，具有许多潜在的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种三尺度微纳米聚合物粒子的制备方法，主要包括以下步骤：使用乙醇和甲苯作为混合溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为稳定剂，以AIBN为引发剂，以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂，通过分散聚合一步反应制备三尺度微纳米聚合物粒子。

上述的三尺度微纳米聚合物粒子的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于乙醇和甲苯的混合溶剂中，制成聚乙烯吡咯烷酮/乙醇-甲苯混合溶液；

(2)将偶氮二异丁腈(AIBN)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)溶解于乙醇和甲苯的混合溶剂中，制成偶氮二异丁腈(AIBN)/甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)/乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)/乙醇-甲苯的前驱体混合溶液；