[发明专利]一种CO2响应聚合物空心微球及其制备方法

说明书

本发明提供一种CO₂响应聚合物空心微球的制备方法，首先将单体苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸丁酯或对羟基苯乙烯，与引发剂、乳化剂反应得到种子微球乳液；再向种子微球乳液中同时滴加化合物A和交联剂的混合物、引发剂，反应得到核‑壳微球乳液；将核‑壳微球乳液于有机溶剂四氢呋喃(THF)、氯仿、乙酸乙酯、甲苯等混合进行选择性刻蚀。本发明可获得一种具有空心结构、CO₂响应的智能空心微球，实现空心微球材料的无刺激残留、环境友好响应模式，且微球形貌可控、CO₂刺激响应性可控。

技术领域

本发明属于智能高分子微球领域，具体涉及一种CO₂响应微球及其制备方法。

背景技术

具有刺激响应性能的聚合物空心微球是一种能够感知外界环境变化，并通过自我响应、调整从而实现透过性、尺寸等性能变化的新材料。这种优异性能赋予其在在诸多领域的应用潜力，例如化学催化、能量存储以及传感器领域，特别是用于生物医学工程的药物输送和疾病治疗方面。目前已报道的构建智能空心微球的刺激响应方式，主要为温度、离子强度、磁场和pH，然而这些传统的刺激响应模式具有一定的局限性，例如能量消耗高、难以去除刺激残留、操作中的空间限制，特别是在pH响应模式中，由于酸和碱的不断交替添加，导致体系中不断累积酸碱反应生成的无机盐，对体系造成的污染，最终削弱进一步刺激响应的灵敏度和导致性能可开关性的衰减。因此，亟需发展一种新型的无响应残留、环境友好的智能空心微球。

作为一种价廉易得、具水溶性且无毒的气体，CO₂具有弱酸性(饱和碳酸的pH值≈4)，因此CO₂可作为温和的刺激源应用。相对于其它刺激源，CO₂具有明显的优势，例如，气体容易与响应物质接触，从而避免了空间限制。另外，由于通入的CO₂可以通过加热或惰性气体顶替的方式来排除，所以CO₂调控体系具有优异的“智能”可逆性。因此，研究将CO₂用于构建和调控智能空心微球，可以满足无刺激残留及环境友好的响应模式要求，并且对于促进智能空心微球的发展及拓展应用领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CO₂响应聚合物空心微球及其制备方法，获得一种具有空心结构、CO₂响应的智能空心微球，实现空心微球材料的无刺激残留、环境友好响应模式，且微球形貌可控、CO₂刺激响应性可控。

本发明所述CO₂响应聚合物空心微球的制备方法，步骤如下：

(1)将1～5质量份单体I转移到滴加漏斗中，将0.05～0.5质量份引发剂溶于去离子水中得到溶液II，在常温下向溶液II中持续通入氮气除氧；将0.05～0.4质量份乳化剂溶于纯水中得到乳化剂溶液；在N₂保护、40～80℃条件下将单体I和溶液II同步滴加到乳化剂溶液中，并搅拌反应1～7h，反应结束后过滤除渣得到种子微球乳液；

所述单体I为苯乙烯(St)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸叔丁酯(TBMA)、丙烯酸丁酯、对羟基苯乙烯中的一种。

(2)将1～6质量份化合物A、0～0.6质量份苯乙烯、0.01～0.5质量份交联剂混匀记为混合单体III，将0.02～0.1质量份引发剂溶于去离子水得到溶液IV，在N₂保护、40～80℃条件下将混合单体III与溶液IV同时滴加进入步骤(1)所得种子微球乳液中，并搅拌反应1～15h，反应结束后过滤除渣得到核-壳(纳米)微球乳液；

所述化合物A的结构式为：