CN106432733A - 一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法 - Google Patents

一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法 Download PDF

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杨明山
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仝红亮
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Abstract

本发明公开了一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括：步骤1，水解反应：在反应容器中加入乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水和分散剂，加热反应容器，控制温度，滴入酸性催化剂控制其pH值，进行水解反应；步骤2，缩聚反应：向反应溶液加入碱性催化剂，调节pH值，在超声波下进行聚合反应；步骤3，干燥处理：将水解聚合样品经沉淀后，清洗，除去未反应物和残留单体，真空干燥后即得到聚乙烯基硅氧烷交联微球。该方法设备要求简单，不需要表面活性剂等添加剂，无需保护与回流装置，后续处理工艺简单，产率较高，产物粒径为2～5μm，粒径分布窄，并方便实现了微球粒径大小的可控性，特别适用于LED灯罩中，具有优异的光扩散效果。

Description

一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物制备领域，特别是涉及一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法。
背景技术
聚有机硅氧烷微球具有的耐热性、耐寒性、耐候性、疏水性、电绝缘性、耐溶剂性、生理惰性等独特性质，使其在光学产品、涂料、塑料、橡胶、化妆品上有广泛的应用。当聚硅氧烷微球应用于光扩散板时可以在保证扩散板具有优异透光性的同时提高雾度。目前国内流通的聚硅氧烷微球多来自于日本，德国等国的进口，国内的产品较少，且质量参差不齐。
中国专利(201310691799.9)在制备过程中使用了表面活性剂及聚合物稳定剂,虽然得到了表面极性低的微球，但增加了制备成本及洗涤难度。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，不需要表面活性剂等添加剂，无需氮气保护装置与冷凝水回流装置，后续处理工艺简单，具有较高的产率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，水解反应：
在装有温度计和搅拌器的反应容器中加入乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水和分散剂，对所述反应容器水浴加热，控制温度，滴入酸性催化剂控制反应溶液的pH值，在搅拌器的机械搅拌作用进行水解反应；
步骤2，缩合反应：
向所述步骤1水解反应后的所述反应容器中加入碱性催化剂，调节pH值，对反应容器进行水浴加热，在超声波和搅拌器的机械搅拌共同作用下进行聚合反应；
步骤3，干燥处理：
将所述步骤2缩合反应后所得到的水解聚合样品经过沉淀后，清洗，除去样品中的未反应物和残留单体，最后进行真空干燥，干燥后得到的交联微球即为粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球。
本发明的的有益效果为：该制备方法对设备要求简单，不需要表面活性剂等添加剂，无需氮气保护装置与冷凝水回流装置，后续处理工艺简单，具有较高的产率，产物粒径D50为2～5μm，粒径分布窄，能实现了微球粒径大小的可控性，特别适用于LED灯罩中，具有优异的光扩散效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，水解反应：
在装有温度计和搅拌器的反应容器中加入乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水和分散剂，对所述反应容器水浴加热，控制温度，缓慢滴入酸性催化剂控制反应溶液的pH值，在搅拌器的机械搅拌作用进行水解反应；反应容器可采用装有温度计和搅拌器的250ml的三口烧瓶，水浴加热可采用水浴锅；
步骤2，缩合反应：
向所述步骤1水解反应后的所述反应容器中加入碱性催化剂，调节pH值，对反应容器进行水浴加热，在超声波和搅拌器的机械搅拌共同作用下进行聚合反应；超声波可以促进交联微球的分散，从而制备出粒径分布窄的超细交联微球。
步骤3，干燥处理：
将所述步骤2缩合反应后所得到的水解聚合样品经过沉淀后，清洗，除去样品中的未反应物和残留单体，最后进行真空干燥，干燥后得到的交联微球即为粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球。
上述制备方法的步骤1中，所用的分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮；水浴加热控制温度为25℃；所用的酸性催化剂为盐酸。
上述制备方法的步骤1中，滴入酸性催化剂控制反应溶液的pH值，通过控制反应溶液的pH值来控制微球粒径的大小，具体为：
控制水解反应中反应溶液的pH值为4～5，得到的微球粒径为4微米级；
控制水解反应中反应溶液的pH值为2～3.5，得到的微球粒径为2微米级；
控制水解反应中反应溶液的pH值为1～1.5，得到的微球粒径为5微米级。
上述制备方法的步骤1中，所用的乙烯基三甲氧基硅烷硅油与去离子水的体积比例为1：7；所用的分散剂的用量按质量计为乙烯基三甲氧基硅烷用量的3％，所述水解反应中的搅拌器机械搅拌速度为130～200r/min，所述水解反应时间为4h。
上述制备方法的步骤2中，所用碱性催化剂为氨水，调节溶液pH值为10；
上述制备方法的步骤2中，对反应容器进行水浴加热的温度为25℃～50℃，所述聚合反应过程中，搅拌器的机械搅拌速度为130～200r/min，缩合反应时间为2h。
上述制备方法的步骤3中，水解聚合样品经过离心或抽滤沉淀后，用无水乙醇清洗2次，然后再用去离子水清洗1次，除去样品中的反应物和残留单体，最后在100℃真空干燥10h。
下面结合具体实施例对本发明的制备方法作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括以下步骤：
在装有温度计和搅拌器的250ml的三口烧瓶中加入20ml的乙烯基三甲氧基硅烷、140ml的去离子水、0.6g聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶至于水浴锅中，控制温度25℃，搅拌速度为150r/min，缓慢滴入盐酸控制其pH值为4；开始计时，水解反应时间4.0h时，向三口烧瓶中加入适量的氨水，使其pH值为10；打开超声波发生器，聚合反应时间2.0h结束；将所得到的水解聚合样品经过离心(或抽滤)沉淀后，用无水乙醇清洗2次，然后再用去离子水清洗1次，除去样品中的为反应物和残留单体，最后在100℃真空干燥10h，得到聚乙烯基硅氧烷交联微球粒径D50为3.8微米，分散系数1.11。
实施例2：
本实施例提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括以下步骤：
在装有温度计和搅拌器的250ml的三口烧瓶中加入20ml的乙烯基三甲氧基硅烷、140ml的去离子水、0.6g聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶至于水浴锅中，控制温度25℃，搅拌速度为200r/min；缓慢滴入盐酸控制其pH值为2，开始计时，水解反应时间4.0h时，向三口烧瓶中加入适量的氨水，使其pH值为10，打开超声波发生器，聚合反应时间2.0h结束实验；将所得到的水解聚合样品经过离心(或抽滤)沉淀后，用无水乙醇清洗2次，然后再用去离子水清洗1次，除去样品中的为反应物和残留单体，最后在100℃真空干燥10h，得到聚乙烯基硅氧烷交联微球粒径D50为2.7微米，分散系数1.12。
实施例3：
本实施例提供一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，包括以下步骤：
在装有温度计和搅拌器的250ml的三口烧瓶中加入10ml的乙烯基三甲氧基硅烷、70ml的去离子水、0.3g聚乙烯基吡咯烷酮，将反应瓶至于水浴锅中，控制温度25℃，搅拌速度为130r/min。缓慢滴入盐酸控制其pH值为1；开始计时，水解反应时间4.0h时，向三口烧瓶中加入适量的氨水，使其pH值为10；打开超声波发生器，聚合反应时间2.0h，结束；将所得到的水解聚合样品经过离心(或抽滤)沉淀后，用无水乙醇清洗2次，然后再用去离子水清洗1次，除去样品中的为反应物和残留单体，最后在100℃真空干燥10h，得到聚乙烯基硅氧烷交联微球粒径D50为5.2微米，分散系数1.12。
本发明的制备方法设备要求简单，不需要表面活性剂等添加剂，无需氮气保护装置与冷凝水回流装置，后续处理工艺简单，具有较高的产率，产物粒径D50在2～5μm，粒径分布窄，并实现了微球粒径大小的可控性，特别适用于LED灯罩中，具有优异的光扩散效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤1，水解反应：
在装有温度计和搅拌器的反应容器中加入乙烯基三甲氧基硅烷、去离子水和分散剂，对所述反应容器水浴加热，控制温度，滴入酸性催化剂控制反应溶液的pH值，在搅拌器的机械搅拌作用进行水解反应；
步骤2，缩合反应：
向所述步骤1水解反应后的所述反应容器中加入碱性催化剂，调节pH值，对反应容器进行水浴加热，在超声波和搅拌器的机械搅拌共同作用下进行聚合反应；
步骤3，干燥处理：
将所述步骤2缩合反应后所得到的水解聚合样品经过沉淀后，清洗，除去样品中的未反应物和残留单体，最后进行真空干燥，干燥后得到的交联微球即为粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球。
2.如权利要求1所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所用的分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮；水浴加热控制温度为25℃；所用的酸性催化剂为盐酸。
3.如权利要求1或2所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，滴入酸性催化剂控制反应溶液的pH值，通过控制反应溶液的pH值来控制微球粒径的大小，具体为：
控制水解反应中反应溶液的pH值为4～5，得到的微球粒径为4微米级；
控制水解反应中反应溶液的pH值为2～3.5，得到的微球粒径为2微米级；
控制水解反应中反应溶液的pH值为1～1.5，得到的微球粒径为5微米级。
4.如权利要求1或2所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所用的乙烯基三甲氧基硅烷硅油与去离子水的体积比例为1：7；所用分散剂的用量按质量计为乙烯基三甲氧基硅烷用量的3％；所述水解反应中的搅拌器机械搅拌速度为130～200r/min，所述水解反应时间为4h。
5.如权利要求1或2所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所用碱性催化剂为氨水，调节溶液pH值为10。
6.如权利要求1或2所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备 方法，其特征在于，所述步骤2中，对反应容器进行水浴加热的温度为25℃～50℃，所述聚合反应过程中，搅拌器的机械搅拌速度为130～200r/min，缩合反应时间为2h。
7.如权利要求1或2所述的一种粒径分散窄的超细聚乙烯基硅氧烷交联微球的制备方法，其特征在于，
所述步骤3中，水解聚合样品经过离心或抽滤沉淀后，用无水乙醇清洗2次，然后再用去离子水清洗1次，除去样品中的反应物和残留单体，最后在100℃真空干燥10h。
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