本发明涉及功能材料技术领域,具体涉及一种自乳化法制备光致变色微球的方法。
背景技术:
有机光致变色材料具有变色灵敏、色泽鲜艳的特点,螺吡喃是有机光致变色材料中研究最早和最广泛的体系之一,它除了具有快速可逆的光致变色效应外,还具有溶致变色、电致变色、力致变色、酸碱变色等作用,可在化学传感器、光学开关、信息存储等多个领域作为智能响应材料。
然而,螺吡喃易受环境因素的影响而氧化劣变,导致耐疲劳性差。将螺吡喃包裹于聚合物微球中,既可避免小分子光致变色材料因迁移而导致的损失,又可降低与外界的氧、酸碱等外界环境直接接触而对变色材料造成破坏,从而可进一步提高其变色寿命。聚合物微球具有较大的表面积、可控的几何尺寸、高负载能力、良好生物相容性和表面可修饰性,在生物医学工程、免疫检验、电子信息产业、高效液相色谱、催化等许多高新技术领域显示出了良好的应用前景。要将有机光致变色材料包裹于聚合物微球中,可采用乳液聚合、沉淀聚合及分散聚合等方法。采用乳液聚合时,往往需要加入大量的乳化剂,而残留的乳化剂会影响乳液的性能,同时还会造成环境污染,限制了其使用范围;虽然不加乳化剂的无皂乳液聚合可克服乳化剂带来的弊端,但是聚合反应速率慢、固含量较低。沉淀聚合的最大优点是在聚合过程中不需要任何表面活性剂和稳定剂,但是其缺点是单体用量较低,导致产率难以提高,而变色材料只能通过吸附或者共聚的方式附于微球中。分散聚合可以看作是一种特殊的沉淀聚合,需向体系中加入分散剂和稳定剂将生成的聚合物悬浮在介质中,生成的聚合物粒径及光致变色材料的溶解情况受分散剂和稳定剂的影响。
技术实现要素:
本发明旨在提出一种自乳化法制备光致变色微球的方法。
本发明的技术方案在于:
自乳化法制备光致变色微球的方法,包括制备螺吡喃;还包括如下步骤:
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸按质量比3∶3∶2进行混合,再分别将正十二硫醇、引发剂偶氮二异丁腈按占单体总质量的4.0%和0.8%的用量加入单体溶液中,得到预混液A;
用甲基丙烯酸甲酯溶解螺吡喃后,加入相当于甲基丙烯酸甲酯质量0.1%的交
联剂二丙烯酸-1,6-己二醇酯,混合后得到预混液B;
在装有温度计、搅拌器和冷凝回流装置的150mL四口烧瓶中加入一定量溶剂乙酸乙酯,并加入1/3体积的预混液A,搅拌升温至70℃后,在3h 内滴加完剩余的预混液,待反应体系稳定后,升温至80℃并保温3h.;当单体转化率基本稳定时,降温至40℃以下,加入TEA 进行中和,制得树脂C;在树脂C中加入预混液B,混合均匀后,加入水,在1000r/min下搅拌1h,制得淡粉色分散体D;
将分散体D 装入带温度计、搅拌器和冷凝回流装置的四口烧瓶中,在搅拌约1 h 后由室温升至70℃,保温1h 后,在2h 内缓慢滴加引发剂APS 水溶液,滴加完毕后保温1 h,再升温至80℃,熟化1h 后,停止反应,得肉粉色乳液E;对乳液E 用高速离心分离,所得的产物进行反复清洗,将洗涤以后的微球分散液冷冻并干燥,得到了淡粉色的光致变色微球。
本发明的技术效果在于:
本发明采用自乳化法制备了聚丙烯酸酯乳液,该乳液的平均粒径为249 nm,具有较好的单分散性;微球除了具备良好的光致变色性质外,其抗疲劳性亦远高于其溶液。该方法能有效提高螺吡喃的抗疲劳性,有望在智能材料领域方面拓宽螺吡喃的应用。
具体实施方式
自乳化法制备光致变色微球的方法,包括制备螺吡喃;还包括如下步骤:
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸按质量比3∶3∶2进行混合,再分别将正十二硫醇、引发剂偶氮二异丁腈按占单体总质量的4.0%和0.8%的用量加入单体溶液中,得到预混液A;
用甲基丙烯酸甲酯溶解螺吡喃后,加入相当于甲基丙烯酸甲酯质量0.1%的交
联剂二丙烯酸-1,6-己二醇酯,混合后得到预混液B;
在装有温度计、搅拌器和冷凝回流装置的150mL四口烧瓶中加入一定量溶剂乙酸乙酯,并加入1/3体积的预混液A,搅拌升温至70℃后,在3h 内滴加完剩余的预混液,待反应体系稳定后,升温至80℃并保温3h.;当单体转化率基本稳定时,降温至40℃以下,加入TEA 进行中和,制得树脂C;在树脂C中加入预混液B,混合均匀后,加入水,在1000r/min下搅拌1h,制得淡粉色分散体D;
将分散体D 装入带温度计、搅拌器和冷凝回流装置的四口烧瓶中,在搅拌约1 h 后由室温升至70℃,保温1h 后,在2h 内缓慢滴加引发剂APS 水溶液,滴加完毕后保温1 h,再升温至80℃,熟化1h 后,停止反应,得肉粉色乳液E;对乳液E 用高速离心分离,所得的产物进行反复清洗,将洗涤以后的微球分散液冷冻并干燥,得到了淡粉色的光致变色微球。