一种利用反相乳液聚合及光乳液聚合制备纳米球形聚合物刷的方法与流程

本发明涉及一种新型高分子材料技术，具体为运用反相乳液聚合合成均一稳定的球形水溶性单体聚合物，并运用光乳液聚合接枝合成新型纳米球形聚合物刷，属于新材料技术领域。

背景技术：

反相乳液聚合是将水溶性单体(常溶于水中)，借助油包水(W/O)型乳化剂分散于非极性液体中，形成W/O型乳液而进行的聚合，在水处理、造纸、增稠剂等行业具有广阔的应用前景。反相乳液聚合具有许多优点，如高聚合速率，所得聚合物分子质量较高而且分布较窄；反应条件温和，体系温度均匀易控，副反应少；可制成粉状或胶乳状产物，而且产品的固含量较高，克服了溶液聚合固含量低和悬浮聚合产品溶解性差的缺点，具有优异的溶解性。

本发明采用了一种新方法，即运用反相乳液聚合法制备近单分散性的纳米尺度聚丙烯酸微球，并同光乳液聚合法联用，制备了一类具有光电特性和载体性能的新型纳米球型聚合物刷，方法易于控制，具有广阔的应用前景和研发价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种纳米球形聚合物刷的制备方法，以便使丙烯酸等水溶性单体实现稳定聚合而变成粒径可控的纳米聚合物体系并可实现接枝。该纳米球形聚合物刷可应用于药物载体、感光材料等领域。

一种利用反相乳液聚合制备纳米球形聚合物刷的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)通过反相乳液聚合的方法制备具有近单分散性的纳米尺度的聚丙烯酸微球：将Tweens80和Span80表面活性剂溶于甲苯中，将氢氧化钠溶于去离子水中并加入丙烯酸配制丙烯酸钠溶液，在水浴搅拌的条件下将丙烯酸钠溶液加入甲苯溶液中形成油包水乳液，氮气保护下在50℃下加入引发剂偶氮二异丁腈AIBN并搅拌2-3小时，得目标产物纳米球形聚丙烯酸核。在反应末期加入光引发剂HMEM使其在纳米球型聚丙烯酸核表面形成光引发剂壳层；

所述Tweens80和Span80表面活性剂质量比为1∶3

所述表面活性剂同甲苯溶剂的质量比为1∶34

所述丙烯酸与氢氧化钠及去离子水的质量比为2∶1∶3

所述丙烯酸与溶液总质量比为1∶10

所述引发剂AIBN与丙烯酸质量比为1∶80

所述光引发剂HMEM与丙烯酸的质量比为1∶50～100

(2)通过光乳液聚合的方法接枝制备光电特性的纳米球形聚合物刷：将接枝单体乙烯基咔唑同步骤(1)得到的聚丙烯酸核乳液溶于甲苯中混合，紫外灯照射2-3小时后得目标产物；加入单体的质量分数与聚丙烯酸核乳液的质量分数比为0.25～1∶1

所述溶剂是甲苯。

所述丙烯酸的质量分数为10％。

本发明的创新点在于采用了一种新方法，即运用反相乳液聚合法制备粒径分布狭窄的纳米尺度聚丙烯酸微球，并同光乳液聚合法联用，制备了新型纳米球形聚合物刷，该聚 合物刷具有良好的光电特性，即在特定的紫外波长下可呈现荧光。方法简便快捷且易于控制，具有广阔的应用前景，尤其在生物载体及感光材料等领域有望得到进一步应用。

附图实例

图1是实施例1制备的纳米球形聚丙烯酸核在透射电子显微镜下的观测图像；

图2是实施例2制备的加入不同质量单体乙烯基咔唑的纳米球形聚合物刷的粒径分布图；

图3是实施例2制备的纳米球形聚合物刷的紫外和荧光光谱谱图；

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下作出的其他的变化及修改，仍包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

按Tweens80和Span80表面活性剂质量比1∶3溶于甲苯中，将氢氧化钠和水按质量比1∶3配成溶液，再将氢氧化钠溶液和丙烯酸按质量比2∶1配制成丙烯酸钠溶液，按丙烯酸质量分数10％在水浴搅拌条件下向甲苯中加入丙烯酸钠溶液，抽真空在50℃下加入AIBN的甲苯溶液，在50℃下搅拌反应2-3小时，在反应末期加入光引发剂HMEM使其在纳米球型聚丙烯酸核表面形成光引发剂壳层。产物用甲苯透析48小时，得目标产物光引发剂纳米球形聚丙烯酸核。

本例产品透析完成后进行TEM电镜分析，100nm级的聚丙烯酸核清晰可见，如附图1所示。

实施例2

(2)通过光乳液聚合的方法接枝制备光电特性的纳米球形聚合物刷：将接枝单体乙烯基咔唑同步骤(1)得到的聚丙烯酸核乳液溶于甲苯中混合，紫外灯照射2-3小时后得目标产物；加入单体的质量分数与聚丙烯酸核乳液的质量分数比为0.25～1∶1

本例产品用甲苯透析3天后对其进行粒径分析，通过改变加入单体与聚丙烯酸核的质量比可以对球形聚合物刷的粒径进行调节，如附图2所示。

本例产品用甲苯透析3天后对其进行紫外吸收光谱和荧光光谱分析，可以清晰观察到聚乙烯基咔唑的紫外特征吸收峰和荧光峰。