一种形状记忆聚苯乙烯微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚合物微球功能材料制备技术领域，尤其涉及一种形状记忆聚苯乙烯功能微球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]形状记忆材料是一种能够在外加刺激条件下回复到其原始形状的一种智能材料。它在一定的温度条件下受到外力作用发生形变，形成临时形状并在外力撤去后保持这种临时形状，当受到外界热、电、磁等因素刺激时，又能恢复到初始形状，从而表现出对初始形状的“记忆”功能。与形状记忆合金相比较，形状记忆聚合物具有质量轻、高形状变形率、形状转变温度可调以及易制造等优点。形状记忆聚苯乙烯是形状记忆聚合物中的一种，目前研究人员已经开发出形状记忆聚苯乙烯泡沫，嵌段式块状形状记忆聚苯乙烯复合材料等，并在航空航天等进行应用。微米级单分散性聚苯乙烯微球在生物医学诊断、高效气相色谱(HPLC)填料、催化剂载体、涂料、油墨添加剂、信息储存材料和胶体晶体等方面有着广泛的应用。研究人员已经采用分散聚合，乳液聚合等方法制备出粒径可控、单分散的聚苯乙烯微球和中空微球。但是，目前制备出的聚苯乙烯微球功能性单一，并不具备形状记忆功能。因此，开发出具有形状记忆功能的聚苯乙烯微球，一定会拓宽其应用范围。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种粒径可控，分散性良好，具有形状记忆功能的聚苯乙烯微球的制备方法。
[0004]一种形状记忆聚苯乙烯微球，其特征在于，粒径在0.1-5微米之间，分散性良好，具有形状记忆功能:高温下受到外力作用，微球发生形变成扁平或椭球状；温度降低后，微球固定为形变后形状；再次升高温度，微球可以回复到原来球状。
[0005]一种形状记忆聚苯乙烯微球的制备方法，步骤如下:
(1)将分散剂、苯乙烯单体和交联剂加入到介质中，通入氮气，搅拌；
(2)加热升温，加入引发剂，在恒温条件下持续搅拌，得到形状记忆聚苯乙烯微球；
(3)静置，沉淀，分离；分别使用乙醇和水清洗微球。
[0006]所述的制备方法，优选的方案在于，所述介质为乙醇和水。
[0007]所述的制备方法，优选的方案在于，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮或烷基酚聚氧乙烯醚-10，优选聚乙烯基吡咯烷酮。
[0008]所述的制备方法，优选的方案在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化乙酰和过氧化环己酮中的一种或几种，优选为偶氮二异丁腈。
[0009]所述的制备方法，优选的方案在于，所述交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯中的一种或几种，优选为甲基丙烯酸。
[0010]所述的制备方法，优选的方案在于，，步骤(1)通入氮气20-40分钟(优选25-35分钟)。
[0011]所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(1)搅拌10-20分钟(优选15-18分钟)。
[0012]所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(2)加热升温至60_80°C (优选加热升温至 70-75。。)。
[0013]所述的制备方法，优选的方案在于，步骤(2)在恒温条件下持续搅拌5-10小时(优选在恒温条件下持续搅拌7-9小时)。
[0014]本发明的有益效果是，本发明方法中在制备聚苯乙烯微球过程中，通过选择特定种类的交联剂，使聚苯乙烯微球中含有硬段，进而具有形状记忆功能:在形状记忆转变温度以上条件下受到外力作用后发生形变，降温后形成临时形状并在外力撤去后保持这种临时形状；当温度再次升高后可以回复到原来的形状。在反应过程中引入交联剂，改变交联剂的成分和含量，可以方便的控制形状记忆聚苯乙烯微球的形状记忆转变温度。制得的聚苯乙烯微球粒径可以控制在0.1-5微米之间，分散性良好。
【附图说明】
[0015]图1为形状记忆聚苯乙烯形状转变示意图。
[0016]图2为制备出形状记忆聚苯乙烯的扫描电镜图片。
【具体实施方式】
[0017]以下通过【具体实施方式】对本发明作进一步的解释说明，但并不能认为本发明仅限于这些实施例中。
[0018]实施例1:将12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，2.0 g丙烯酸，60.0 mL无水乙醇，25.0 mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中，于油浴70°C，通N2的气氛下搅拌30分钟后加入0.65 g偶氮二异丁腈。反应6h后静置，分离，用乙醇和蒸馏水反复洗涤，烘干。粒径0.6微米左右(如附图2所示)，形状记忆状转变温度为60°C。在70°C时，加以挤压，微球变为扁平状，降温至60°C以下，微球可以保持为扁平状；当温度再次升高到60°C以上时，微球可以由扁平状回复到球状。65°C时，约15秒左右可以完全恢复，70°C时，约10秒左右可以完全恢复到球状。
[0019]实施例2:将12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，1.5 g甲基丙烯酸，80.0 mL无水乙醇，25.0 mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中，于油浴75°C，通N2的气氛下搅拌30分钟后加入0.65 g偶氮二异丁腈。反应8h后静置，分离，用乙醇和蒸馏水反复洗涤，烘干。制得聚苯乙烯微粒粒径1微米左右，形状记忆状转变温度为75°C。
[0020]实施例3:将12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，1.5 g甲基丙烯酸，100.0 mL无水乙醇，25.0 mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中，于油浴70°C，通N2的气氛下搅拌20分钟后加入0.65 g偶氮二异丁腈。反应6h后静置，分离，用乙醇和蒸馏水反复洗涤，烘干。制得聚苯乙烯微粒粒径0.5微米左右，形状记忆状转变温度为72°C。
【主权项】
1.一种形状记忆聚苯乙烯微球，其特征在于，粒径在0.1-5微米之间，分散性良好，具有形状记忆功能:高温下受到外力作用，微球发生形变成扁平或椭球状；温度降低后，微球固定为形变后形状；再次升高温度，微球可以回复到原来球状。2.一种形状记忆聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于，步骤如下: (1)将分散剂、苯乙烯单体和交联剂加入到介质中，通入氮气，搅拌； (2)加热升温至，加入引发剂，在恒温条件下持续搅拌，得到形状记忆聚苯乙烯微球； (3)静置，沉淀，分离；分别使用乙醇和水清洗微球。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述介质为乙醇和水。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮或烷基酚聚氧乙烯醚-10，优选聚乙烯基吡咯烷酮。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化乙酰和过氧化环己酮中的一种或几种，优选为偶氮二异丁腈。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯中的一种或几种，优选为甲基丙烯酸。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)通入氮气20-40分钟(优选25-35 分钟)。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)搅拌10-20分钟(优选15-18分钟)。9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)加热升温至60-80°C(优选加热升温至70-75°C)。10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)在恒温条件下持续搅拌5-10小时(优选在恒温条件下持续搅拌7-9小时)。
【专利摘要】本发明公开一种形状记忆聚苯乙烯微球及其制备方法。涉及形状记忆聚苯乙烯微球，提供一种粒径可控，分散性良好，具有形状记忆功能的聚苯乙烯微球合成方法。该微球在形状记忆转变温度以上受到外力作用发生形变，降温后形成临时形状并在外力撤去后保持这种临时形状，当温度再次升高后回复到原来的形状。所述合成方法包括：将分散剂、苯乙烯单体和交联剂加入到介质中，通入氮气，搅拌；加热升温，加入引发剂，在恒温条件下持续搅拌，得到形状记忆聚苯乙烯微球；分离后分别使用乙醇和水清洗微球。可以合成出粒径可控，形状记忆转变温度可调的聚苯乙烯微球。
【IPC分类】C08F212/08, C08F220/06
【公开号】CN105330781
【申请号】CN201510904238
【发明人】赵利民, 尹贻彬, 贾正峰, 王利平
【申请人】聊城大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月9日