有机/无机杂化Janus颗粒的可控批量制备方法_3

文档序号:9681018阅读:来源:国知局
产生相分 离得到Janus颗粒乳液;所述硅烷偶联剂乳液中包括硅烷偶联剂单体和聚合反应引发剂。
[0053] 3)将步骤2)获得的Janus颗粒乳液喷雾干燥法或者冷冻干燥法得到有机和无机 部分分离的Janus颗粒。
[0054] 该方法,通过乳液聚合,将聚合物中空球形颗粒种子乳液中加入硅烷偶联剂,硅烷 偶联剂对聚合物颗粒具有溶胀作用,在引发剂的作用下在壳层内进行自由基聚合反应,反 应诱导相分离的产生,大量单体溶胀种子球壳层后会导致聚合物的粘度降低,Ostwald熟化 的结果,壳层内有机硅聚合物相分离产生的小颗粒易融合在一块,形成一个无机凸起结构。 与此同时,单体的硅氧基水解缩合反应在制备过程中起着交联剂固定无机部分形貌的作用 和催化剂促进相分离产生的作用,同时使原来的有机硅水解为无机硅。从而制备本发明的 有机无机杂化janus颗粒。
[0055] 以下述具体实施例为例,具体说明本发明的实施方式。下述实施例中的百分含量 如无特别说明,均为质量百分含量。
[0056] 实施例1
[0057] 在2. 667g固含量为37. 5%的线型聚苯乙烯(PS)中空球乳液中加入20g去离子 水,机械搅拌成均一种子球乳液(固含量为4. 41 % )。采用2. 0g油溶性硅烷偶联剂单体 (3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷(MPS)),引发剂(1%的过硫酸钾溶液(KPS))2.0g, 0.02g表面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS))和10g去离子水超声为均一硅烷偶联剂单体 乳液(硅烷偶联剂单体14. 2%,引发剂1. 42%。;表面活性剂1. 42%。,余量为水)。转速 为400rpm机械搅拌,将种子乳液加热至70°C,用机械蠕动泵以2. 5rpm的速度将上述硅烷偶 联剂单体乳液加入至种子球乳液。持续机械搅拌下,整个体系在70°C下聚合反应24h。聚 合反应开始,3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷对种子球壳层的溶胀作用,在壳层内进行 自由基聚合,反应诱导相分离的产生,大量单体溶胀种子球壳层后会导致聚合物的粘度降 低,Ostwald熟化的结果,壳层内PMPS相分离产生的小颗粒易融合在一块,形成一个无机凸 起结构。与此同时,单体的硅氧基水解缩合反应在制备过程中起着交联剂固定无机部分形 貌的作用和催化剂促进相分离产生的作用,同时使原来的有机硅水解为无机硅。反应得到 二氧化娃/聚苯乙烯Janus颗粒乳液。该二氧化娃/聚苯乙烯Janus颗粒乳液的固含量 为10%。采用喷雾干燥法或者冷冻干燥法干燥乳液得到3. 5g二氧化硅/聚苯乙烯Janus 颗粒。上述制备的二氧化硅/聚苯乙烯Janus的扫描电镜照片和透射电镜照片如图2和 3,颗粒尺寸均一,粒径为750nm。红外光谱分析结果如图4,在谱图中,由于Si-OH的存在 使-OH的的-Si-0-Si-的伸缩振动峰(3650-3590cm 3加强,3-(甲基丙烯酰氧)丙基三 甲氧硅的C = 0的伸缩振动峰(1750-1690cm 3,DVB和St的共聚物中的苯环骨架振动峰 (1600-1450cm 4条谱带),Si-0-Si和Si-C的伸缩振动峰,皆清晰可见。
[0058] 实施例2
[0059] 在2. 667g固含量为37. 5%的线型聚苯乙烯(PS)中空球乳液中加入10g去离子 水,机械搅拌成均一种子球乳液(固含量为4. 41 % )。采用1. 0g油溶性硅烷偶联剂单体 (3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷(MPS)),引发剂(1%的过硫酸钾溶液(KPS))2.0g,表 面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS))0.02g和10g去离子水超声为均一单体乳液(硅烷偶联 剂单体14. 2%,引发剂1. 42%。;表面活性剂1. 42%。,余量为水)。转速为400rpm机械搅 拌,将种子乳液加热至70°C,用机械蠕动泵以2. 5rpm的速度将硅烷偶联剂单体乳液加入至 种子球乳液。持续机械搅拌下,整个体系在70°C下聚合反应24h得到二氧化硅/聚苯乙烯 Janus颗粒乳液。该二氧化娃/聚苯乙烯Janus颗粒乳液的固含量为8. 0%。采用喷雾干 燥法或者冷冻干燥法干燥乳液得到3. 0g二氧化硅/聚苯乙烯Janus颗粒。上述制备的二 氧化硅/聚苯乙烯Janus进行电镜扫描,结果表明,获得了有机部分与无机部分分离杂化的 雪人状形状的颗粒,颗粒尺寸均一,粒径为650nm。红外光谱分析结果如图4,在谱图中,由 于Si-ΟΗ的存在使-OH的-Si-0-Si-的伸缩振动峰(3650-3590cm 3加强,3-(甲基丙烯酰 氧)丙基三甲氧硅的C = 0的伸缩振动峰(1750-1690cm》,DVB和St的共聚物中的苯环骨 架振动峰(1600-1450cm 4条谱带),Si-0-Si和Si-C的伸缩振动峰,皆清晰可见。
[0060] 实施例3
[0061] 在13. 335g固含量为37. 5%的线型聚苯乙烯(PS)中空球乳液中加入50g去离子 水,机械搅拌成均一种子球乳液(固含量为7. 89% )。采用5. 0g油溶性硅烷偶联剂单体 (3_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷(MPS)),引发剂(1%的过硫酸钾溶液(KPS))5.0g,表 面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS))0.028g和20g去离子水超声为均一硅烷偶联剂单体乳 液(硅烷偶联剂单体16. 65%,弓|发剂1. 665%。;表面活性剂0. 932%。,余量为水)。转速 为400rpm机械搅拌,将种子乳液加热至70°C,用机械蠕动泵以2. 5rpm的速度将硅烷偶联 剂单体乳液加入至种子球乳液。持续机械搅拌下,整个体系在70°C下聚合反应24h得到二 氧化硅/聚苯乙烯Janus颗粒乳液。得到产品乳液固含量为10%。采用喷雾干燥法或者 冷冻干燥法干燥乳液得到二氧化硅/聚苯乙烯Janus颗粒。上述制备的二氧化硅/聚苯 乙烯Janus进行电镜扫描,结果表明,获得了有机部分与无机部分分离杂化的雪人状形状 的颗粒,颗粒尺寸均一,粒径为750nm。红外光谱分析结果如图4,在谱图中,由于Si-ΟΗ的 存在使-OH的-Si-0-Si-的伸缩振动峰(3650-3590cm 4加强,3-(甲基丙烯酰氧)丙基三 甲氧硅的C = 0的伸缩振动峰(1750-1690cm 3,DVB和St的共聚物中的苯环骨架振动峰 (1600-1450cm 4条谱带),Si-0-Si和Si-C的伸缩振动峰,皆清晰可见。
[0062] 实施例4
[0063] 在13. 335g固含量为37. 5%的线型聚苯乙烯(PS)中空球乳液中加入50g去离子 水,机械搅拌成均一种子球乳液(固含量为7. 89% )。采用3. 0g油溶性单体二乙烯基苯 (DVB),0.03g引发剂(偶氮二异丁腈(AIBN)),0.02g表面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS)) 和10g去离子水超声为均一单体乳液(二乙烯基苯单体22. 988%,引发剂2. 299%。;表面 活性剂1.53%。,余量为水)。在转速为400rpm机械搅拌下,将单体乳液加入种子球乳液, 25°C下溶胀12h,后升温至70°C反应8h,得到含有交联苯乙烯中空球的种子乳液。l.Og油 溶性硅烷偶联剂单体(3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧硅烷(MPS)),引发剂(1 %的过硫酸 钾溶液(KPS))1.0g,表面活性剂(十二烷基硫酸钠(SDS))0.02g和10g去离子水超声为均 一硅烷偶联剂单体乳液(硅烷偶联剂单体8. 32%,引发剂0. 832%。;表面活性剂1. 66%〇, 余量为水)。将含有交联苯乙烯中空球的种子乳液加热至70°C,用机械蠕动泵以2. 5rpm的 速度将硅烷偶联剂单体乳液加入至24. 6g含有交联的苯乙烯中空球的种子球乳液。持续机 械搅拌下,整个体系在70°C下聚合反应24h得到二氧化娃/聚苯乙烯Janus颗粒乳液。该 二氧化硅/聚苯乙烯Janus颗粒乳液的固含量为8%。采用喷雾干燥法或者冷冻干燥法干 燥乳液得到6. 5g二氧化娃/聚苯乙烯Janus颗粒。上述制备
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