[发明专利]一种聚合物纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，提供了一种聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。本发明将聚合物单体、功能单体、水、醇和氧化‑还原引发剂体系混合进行聚合反应，得到聚合物纳米粒子分散液。本发明以氧化‑还原引发剂体系引发聚合反应，能降低生成自由基的活化能，快速引发单体聚合，使反应过程中形成大量的核，从而大大减小聚合物粒径。本发明制备的聚合物纳米粒子粒径在40～400nm范围内可控，解决了常规沉淀聚合法仅适合制备微米级聚合物微球的问题，且本发明反应条件温和，在常压下即可反应。此外，本发明制备的聚合物纳米粒子分散性好、粒径均匀，可用于标准计量、液晶显示器和光伏玻璃减反射涂层中，还能作为合成无机纳米材料的模板。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物微球具有特殊的物理化学性质，在药物可控释放、基因传输及生化分离等方面有广泛的用途。目前，合成聚合物微球的主要方法有乳液聚合、无皂乳液聚合、悬浮聚合、种子聚合及沉淀聚合等等。无皂乳液聚合一般用来制备粒径为0.5～1μm的微球，悬浮聚合、种子聚合一般用来制备1～1000μm的单分散微球，这两种方法制备的聚合物纳米粒子粒径都较大。乳液聚合一般用来制备0.05～0.5μm的纳米级球，具有粒径小、易分散等特点，但微球表面残留有大量乳剂。沉淀聚合是指生成的聚合物不能溶于反应介质，聚合物生成后就从反应体系中沉淀出来的聚合方法，沉淀聚合是一种简便有效地制备聚合物纳米粒子的方法，所得聚合物纳米粒子表面纯净，但是沉淀聚合目前仅适用于制备粒径为0.5～10μm的微米级单分散聚合物微球，无法得到粒径更小的纳米级微球。

为了获得窄分布、表面洁净且稳定的聚合物纳米粒子，人们对此进行了一些研究。如在2005年《应用化学》杂志第22卷第12期1295-1299页段应军等发表了题为《溶剂热法制备小粒径无皂均聚物纳米胶乳粒子》的文章，该文报道了在密闭容器内，采用溶剂热法，以丙酮-水为分散介质、过硫酸钾为引发剂引发苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚，制得了粒径约为31nm的聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)纳米胶乳粒子。但该文采用密闭容器高温高压反应，工艺条件较苛刻。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法工艺简便、粒径可控、高效，实现了利用沉淀聚合法制备粒径为40～400nm的聚合物纳米粒子，且所得聚合物纳米微球粒径均匀，分散性好，能够应用于光伏玻璃减反射涂层等各个领域中。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种聚合物纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

将聚合物单体、功能单体、水、醇和氧化-还原引发剂体系混合进行聚合反应，得到聚合物纳米粒子分散液；

所述聚合物单体、功能单体、水、醇和氧化-还原引发体系的质量比为1:(0.03～0.5):(6～60):(3～30):(0.02～0.1)，所述氧化-还原引发剂体系的质量以氧化-还原引发剂体系中所含氧化剂的质量计；

所述聚合反应的温度为60～90℃，压力为常压。

优选的，所述聚合物单体包括丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸酯类单体、苯乙烯、二乙烯基苯和醋酸乙烯酯中的一种或几种。

优选的，所述丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸三氟乙酯和丙烯酸六氟丁酯中的一种或几种；

所述甲基丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸六氟异丙酯中的一种或几种。

优选的，所述功能单体包括含有碳碳双键和羧基的单体、含有碳碳双键和羟基的单体、含有碳碳双键和磺酸基的单体以及含有碳碳双键和烷氧基的单体中的一种或几种。