[发明专利]一种粒径可控微米级高交联度有机硅聚合物微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制备粒径可控微米级高交联度有机硅聚合物微球的方法，包括：将反应型有机硅表面活性剂和含硅单体溶于溶剂中，加入酸性催化剂，加热聚合得到预聚体；向反应体系内滴加碱性催化剂进行反应，得到微米级高交联度有机硅微球。本发明还公开了由所述方法制得的粒径可控微米级高交联度有机硅聚合物微球。其中制得的表面活性剂与有机硅微球的亲和性好，不需与阴离子或非离子乳化剂复配使用，可以直接催化后续与含硅单体的聚合反应；最终制得的有机硅聚合物微球的表面球形度好，粒度分布更窄，单分散性高，粒径可控，适合大规模生产并应用于化妆品、塑料、橡胶以及光散射材料等领域。

技术领域

本发明涉及微球和有机硅材料领域，具体涉及一种粒径可控微米级高交联度有机硅聚合物微球及其制备方法。

背景技术

微米级高交联度有机硅聚合物微球因其半无机半有机的优异性质，已广泛应用于光散射材料、催化剂载体、塑料、橡胶、涂料、吸附材料、陶瓷材料、生物医药等领域。因此，近年来微米级高交联度有机硅聚合物微球在化学、物理学、材料学和生物医药学等领域引起了人们的广泛关注。

工业生产微米级高交联度有机硅聚合物微球，采用最多的是水解-缩合两步法，将水解和缩聚分开进行，使反应更易于控制,可显著提高生产效率。对制备微米级高交联度有机硅聚合物微球，前人已进行了一些探索。日本专利(JP2000186148)采用水解-缩合两步法制备粒径在0.5～10μm范围内的微米级高交联度有机硅聚合物微球，但微球粒径分布较宽；专利CN 201610717438.0同样采用水解-缩合两步法制备单分散性较好的有机硅微球，但其对水的电导率要求较高，反应条件苛刻；专利CN 201210019431.3采用水-缩合两步法，在氮气保护条件下，水解后先离心，去除未反应单体，再加碱催化缩聚反应，得到单分散性较好的微米级有机硅微球，但该方法对硅烷单体利用率较低。已有报道通过乳液聚合法制备微米级高交联度有机硅聚合物微球，使用聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)或十二烷基硫酸钠(SDS)等表面活性剂可使微球表面更加光滑，粒径分布更窄，但制备的微球粒径一般不会超过5微米。阴离子型乳化剂通常具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶等作用，一般阴离子有机硅表面活性剂需要与阴离子或非离子乳化剂复配使用(CN201010215821.9(公开号为101921398A))。

在现有技术中，微米级高交联度有机硅聚合物微球一般粒径大于5μm就不能很好地保持微球单分散性。本发明的发明人制备了一种侧链接枝强酸基团、主链是聚硅氧烷的反应型有机硅表面活性剂，不需与阴离子或非离子乳化剂复配使用，通过调节反应型有机硅表面活性剂的分子量、强酸基团的含量，以及使用不同的反应型有机硅表面活性剂及调节其用量，即达到有效控制微球粒径及均匀度的目的。本发明制备的微球在1～15μm范围内，单分散性好，很好地解决了目前微球粒径分布较宽问题。制备的微球粒径分布窄、球形度好，可用于化妆品、塑料、橡胶以及光散射材料等领域。

发明内容

为了解决本发明的上述问题，本发明在第一方面提供了一种用于制备反应型有机硅表面活性剂的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将烷氧基封端含氢硅油和环状硅氧烷单体混合并反应，制得烷氧基封端含氢聚硅氧烷；

(2)将所述烷氧基封端含氢聚硅氧烷和烯丙基缩水甘油醚混合并反应，制得烷氧基封端环氧改性聚硅氧烷；

(3)将所述烷氧基封端环氧改性聚硅氧烷和强酸盐混合并反应，制得反应型有机硅表面活性剂。

在一些优选的实施方式中，步骤(1)通过如下方式进行：将所述烷氧基封端含氢硅油和所述环状硅氧烷单体混合，加入浓硫酸作为催化剂进行催化反应；然后加入固体NaHCO₃进行中和反应，再通过过滤例如减压过滤得到所述烷氧基封端含氢聚硅氧烷；