CN103159878B - 一种制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法 - Google Patents

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唐哲
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Abstract

本发明提供一种制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法，是将苯乙烯用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用干燥剂进行干燥后，进行减压蒸馏后备用；在反应容器中分别加入苯乙烯、阳离子型引发剂、有机溶剂和去离子水，在氮气保护下，室温搅拌30min，然后加热至75℃反应8小时；反应结束后冷却至室温，用高速离心方法获得沉淀物，将它置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得粒径为0.4–1.0μm的阳离子型聚苯乙烯微球。所述阳离子型引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)，有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。本发明方法不仅避免了微球乳液后处理过程中分散剂的影响，同时可实现聚苯乙烯微球的粒径可控。

Description

一种制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的方法。
背景技术
阳离子聚合物微球不仅具有聚合物微球的一般特点，如尺寸小、比表面积大、机械性能和化学稳定性良好，而且还具有一些独特的结构性能，包括表面带有正电荷、较低的表面张力和易与其他功能基团结合等。因此，阳离子聚合物微球已广泛应用于造纸和污水处理、药物传送、基因检测、酶的封装和色谱分离等领域。
分散聚合是制备单分散聚合物微球的常用方法。目前，国内外已公开了一些制备阳离子型聚合物微球的专利技术。公开号为CN101864020A的中国发明专利“电荷稳定分散聚合制备高度交联聚苯乙烯微球的方法”中公开了一种通过电荷的静电作用稳定聚合物粒子，制备交联聚苯乙烯微球的方法。公开号为CN1793187的中国发明专利“粒径连续可控单分散聚苯乙烯微球的制备方法”中公开了一种分散聚合方法，通过调节单体和丙烯酸的配比，即可获得不同粒径的聚苯乙烯微球。然而，在已公开的分散聚合技术中，常用阳离子型聚合物作为稳定剂，在形成单分散微球的同时，由于稳定剂具有较强的亲水性而分布在微球的表面，形成阳离子型微球；或使用可聚合的阳离子单体与苯乙烯共聚，因阳离子单体同样具有较强的亲水性而获得阳离子型微球。
发明内容
本发明突破了现有分散聚合技术，设计新型分散聚合体系，在没有任何稳定剂存在下，仅利用阳离子引发剂引发苯乙烯单体聚合，制备粒径可控的单分散阳离子型聚苯乙烯微球。
本发明方法包括如下顺序的步骤：
（1）将苯乙烯用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用干燥剂进行干燥后，进行减压蒸馏后备用；
（2）在反应容器中分别加入苯乙烯、阳离子型引发剂、有机溶剂和去离子水，其中，苯乙烯10–20wt%、阳离子型引发剂0.1–1.0wt%、有机溶剂65–85wt%、去离子水5–20wt%，在氮气保护下，室温搅拌30min，然后加热至75℃反应8小时；
（3）反应结束后冷却至室温，用高速离心方法获得沉淀物，将它置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得粒径为0.4–1.0μm的阳离子型聚苯乙烯微球。
所述阳离子型引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBI)。
所述有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
所述干燥剂为无水氯化钙。
本发明的原料苯乙烯是一种市场上常见、廉价的有机物，是一种传统且良好的制备聚合物微球的有机单体。AIBA或AIBI分解产生阳离子自由基，因其具有良好亲水性，PS链上的阳离子残基倾向分布在微球表面，通过电荷排斥效应稳定聚合体系。本发明方法不仅避免了微球乳液后处理过程中分散剂的影响，同时可实现聚苯乙烯微球的粒径可控。
附图说明
图1为实施例1的阳离子型聚苯乙烯微球的SEM照片。
图2为实施例2的阳离子型聚苯乙烯微球的SEM照片。
图3为实施例3的阳离子型聚苯乙烯微球的SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实验实例对本发明作进一步的描述。
实施例1：将5ml苯乙烯、0.1g偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）、4ml去离子水和36ml甲醇加入100ml三口烧瓶，在氮气保护下，混合搅拌30min后快速升温至75℃时，反应8小时。然后自然冷却至室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球。所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.52μm，Zeta电位为8.6mV。图1为本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。
实施例2：将5ml苯乙烯、0.25g偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）、6ml去离子水和34ml甲醇加入100ml三口烧瓶，在氮气保护下，混合搅拌30min后快速升温至75℃时，反应8小时。然后自然冷却至室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球。所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.43μm，Zeta电位为11.5mV。图2为本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。
实施例3：将5ml苯乙烯、0.25g偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）、4ml去离子水和36ml乙醇加入100ml三口烧瓶，在氮气保护下，混合搅拌30min后快速升温至75℃时，反应8小时。然后自然冷却至室温，使用高速离心机进行离心，弃掉上层清液，将沉淀物置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得单分散阳离子型聚苯乙烯微球。所制备的聚苯乙烯微球的粒径（由JSM-6380LV型扫描电子显微镜测得）为0.90μm，Zeta电位为10.7mV。图3为本实施例的聚苯乙烯微球的SEM照片。
通过改变条件如引发剂和苯乙烯单体用量，可将聚苯乙烯微球粒径控制在0.4~1.0μm之间。总而言之，上述实例仅是本发明的较佳实施例子，而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明的技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容做出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (3)

1.制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法包括如下顺序的步骤：
（1）将苯乙烯用5wt%氢氧化钠溶液除去阻聚剂，再用去离子水洗至中性，用无水氯化钙进行干燥后，进行减压蒸馏后备用；
（2）在反应容器中分别加入苯乙烯、阳离子型引发剂、有机溶剂和去离子水，其中，苯乙烯10–20wt%、阳离子型引发剂0.1wt%、有机溶剂65–85wt%、去离子水5wt%，在氮气保护下，室温搅拌30min，然后加热至75℃反应8小时；
（3）反应结束后冷却至室温，用高速离心方法获得沉淀物，将它置于50℃真空烘箱中干燥24h，即得粒径为0.4–1.0μm的阳离子型聚苯乙烯微球。
2.根据权利要求1中所述的制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法，其特征是，所述的阳离子型引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
3.根据权利要求1中所述的制备单分散阳离子型聚苯乙烯微球的简单方法，其特征是，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种。
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