CN110498879A - 一种黑色聚合物微球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑色聚合物微球的制备方法，黑色聚合物微球的制备方法包括以下步骤：将聚合物种子和引发剂均加入含有稳定剂的水溶液中，搅拌均匀，形成种子悬浮液；将含双键的黑色单体和烯类单体加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；在70‑80℃的恒温条件下，将所述单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中，所述单体悬浮液添加完成后，继续反应30min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得均一黑色聚合物微球。

Description

一种黑色聚合物微球的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物材料领域，特别涉及一种黑色聚合物微球的制备方法。
背景技术
液晶显示屏在生产过程中为了获得更清晰的显示效果，需要在液晶材料内均匀分散尺寸合适、粒径均一、具有高压缩强度和弹性的黑色聚合物微球。
申请公布号为CN 104194003 A，申请名称为黑色单分散高分子微球的制备方法中使用两步溶胀法制备了粒径均一、力学性能优良的黑色聚合物微球，但溶胀法需要较长时间，在这过程中容易造成颗粒间碰撞而导致凝结，不易控制微球尺寸。
不仅如此，目前制备黑色聚合物微球还至少存在以下缺点：生产过程中不可控因素较多，容易生成小颗粒杂质，生产过程时间较长，且不适合大规模生产。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种黑色聚合物微球的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种黑色聚合物微球的制备方法，所述黑色聚合物微球的制备方法包括以下步骤：
S10、将聚合物种子和引发剂均加入含有稳定剂的水溶液中，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，所述聚合物种子重量占种子悬浮液重量的10～20％，所述引发剂占种子悬浮液重量的0.5～3％，
S20、将含双键的黑色单体和烯类单体加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；其中，按重量百分比计，黑色单体重量是烯类单体重量的10-50％，所述烯类单体占单体悬浮液重量的20-45％，
S30、在70-80℃的恒温条件下，将所述单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中，所述单体悬浮液添加完成后，继续反应15～30min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
所述引发剂为偶氮类水溶性引发剂。
进一步地，步骤S30还包括以下步骤：
S31、将所述种子悬浮液放入第一容器中，将所述单体悬浮液放入第二容器中，所述喷嘴安装在所述第二容器上；
S32、对所述第二容器施加预设压力，在所述预设压力下，所述单体悬浮液经所述喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中。
进一步地，所述预设压力为0.1～3.2Mpa。
进一步地，所述稳定剂为羟甲基纤维素、油酸、油醇、聚乙二醇、糊精中的至少一种。
进一步地，所述黑色单体为有机黑色染料经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
进一步地，所述有机黑色染料为苯胺黑。
进一步地，所述聚合物种子为：由乳液聚合法、分散聚合法或悬浮聚合法制备的聚苯乙烯种子或苯乙烯-二乙烯基苯种子。
进一步地，所述烯类单体选自二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
进一步地，所述黑色聚合物微球的平均粒径为100nm～1000μm。
进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二异丁基脒盐酸盐。
本发明实施例提供了一种黑色聚合物微球的制备方法，采用喷流方式将单体悬浮液喷流形成的液滴更加均匀，并分散在种子悬浮液中后，一步聚合使聚合物种子快速生长，减少了整个制备过程所需时间，提高了生产效率。另外，均一的单体悬浮液液滴更容易被聚合物种子完全吸收，降低了生成的黑色聚合物微球中的小颗粒杂质含量，提高了黑色聚合物微球的产率，适于大规模生产。而且，本发明制备的黑色聚合物微球的粒径可控性更高，粒径均一性进一步得到提升。
附图说明
图1为本发明实施例一中黑色聚合物微球的电镜图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明实施例提供了一种黑色聚合物微球的制备方法，黑色聚合物微球的制备方法包括以下步骤：
S10、将聚合物种子和引发剂均加入含有稳定剂的水溶液中，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的10～20％，引发剂占种子悬浮液重量的0.5～3％，
S20、将含双键的黑色单体和烯类单体加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；其中，按重量百分比计，黑色单体重量是烯类单体重量的10-50％，烯类单体占单体悬浮液重量的20-45％，
S30、在70-80℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应15～30min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
引发剂为偶氮类水溶性引发剂。进一步地，引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二异丁基脒盐酸盐。优选地，醇溶剂为C1-C3的低级醇。例如甲醇、乙醇、异丙醇等。
采用喷流方式将单体悬浮液喷流形成的液滴更加均匀，并分散在种子悬浮液中后，一步聚合使聚合物种子快速生长，减少了整个制备过程所需时间，提高了生产效率。另外，均一的单体悬浮液液滴更容易被聚合物种子完全吸收，降低了生成的黑色聚合物微球中的小颗粒杂质含量，提高了黑色聚合物微球的产率，适于大规模生产。而且，本发明制备的黑色聚合物微球的粒径可控性更高，粒径均一性进一步得到提升。
进一步地，步骤S30还包括以下步骤：
S31、将种子悬浮液放入第一容器中，将单体悬浮液放入第二容器中，喷嘴安装在第二容器上；
S32、对第二容器施加预设压力，在预设压力下，单体悬浮液经喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中。
优选地，预设压力为0.1～3.2Mpa。进一步优选地，喷嘴的孔径可以为150nm～2000μm，进一步优选地，喷嘴的孔径为10μm～500μm。
在本发明的一些实施例中，稳定剂为羟甲基纤维素、油酸、油醇、聚乙二醇、糊精中的至少一种。
在本发明的另一些实施例中，黑色单体为有机黑色染料经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。优选地，有机黑色染料为苯胺黑。
在本发明的一些实施例中，聚合物种子为：由乳液聚合法、分散聚合法或悬浮聚合法制备的聚苯乙烯种子或苯乙烯-二乙烯基苯种子。
在本发明的另一些实施例中，烯类单体选自二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
在本发明的其他一些实施例中，黑色聚合物微球的平均粒径为100nm～1000μm。
下面结合具体实施例对本发明的制备方法做进一步说明，可以理解的是，本发明并不限于以下实施例：
实施例一
在装有去离子水的第一容器中加入150g聚合物种子(其粒度为6微米，CV＝3％)、5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和10g糊精，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的15％，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐占种子悬浮液重量的0.5％。在装有乙醇的第二容器中加入34g含双键的黑色单体和330g甲基丙烯酸甲酯加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；
烯类单体占单体悬浮液重量的25％。其中，双键的黑色单体为苯胺黑经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为80μm。在80℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应28min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球。
采用Beckman Counter测定黑色聚合物微球粒径及粒径分布得：粒径为25μm，CV(coefficient of variation)为2.6％，黑色聚合物微球的产率为99.5％。电镜图显示结果如图1所示：所得微球为黑色，且微球表面光滑，球形度好，微球粒径均一，分散性好，无团聚。稳定性检测：将制得的黑色聚合物微球浸泡于无水乙醇中加热75℃搅拌30min后离心沉降一夜，后去上层清液用紫外可见光光度仪检测，发现无黑色物质脱落。
实施例二
在装有去离子水的第一容器中加入150g聚合物种子(其粒度为4.6微米，CV＝3％)、5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和10g糊精，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的15％，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐占种子悬浮液重量的0.5％。在装有乙醇的第二容器中加入20g含双键的黑色单体和180g甲基丙烯酸甲酯加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；
烯类单体占单体悬浮液重量的31％。其中，双键的黑色单体为苯胺黑经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。在75℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应20min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
采用Beckman Counter测定黑色聚合物微球粒径及粒径分布得：粒径为10μm，CV(coefficient of variation)为2.9％，黑色聚合物微球的产率为99.8％。电镜图显示结果：所得微球为黑色，且微球表面光滑，球形度好，微球粒径均一，分散性好，无团聚。稳定性检测：将制得的黑色聚合物微球浸泡于无水乙醇中加热70℃搅拌30min后离心沉降一夜，后去上层清液用紫外可见光光度仪检测，发现无黑色物质脱落。
说明：按比例将上述物料用量分别扩大2倍、10倍、50倍、100倍、500倍生产，每次生成均重复3次，均得到了粒径为10微米，CV(Coefficient of Variation)＝2.8％的黑色聚合物微球，黑色聚合物微球的产率为99.5～99.6％。无小颗粒产生，且粒径大小均一，而且利用上述同样的条件检测稳定性，均未发现黑色物质脱离，生产质量稳定。
实施例三
在装有去离子水的第一容器中加入150g聚合物种子(其粒度为100nm，CV＝2.8％)、5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和10g糊精，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的15％，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐占种子悬浮液重量的0.5％。在装有乙醇的第二容器中加入15g含双键的黑色单体和143g甲基丙烯酸甲酯加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；
烯类单体占单体悬浮液重量的30％。其中，双键的黑色单体为苯胺黑经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。在75℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应20min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
采用Beckman Counter测定黑色聚合物微球粒径及粒径分布得：粒径为550nm，CV(coefficient of variation)为2.6％，黑色聚合物微球的产率为99.6％。电镜图显示结果：所得微球为黑色，且微球表面光滑，球形度好，微球粒径均一，分散性好，无团聚。稳定性检测：将制得的黑色聚合物微球浸泡于无水乙醇中加热80℃搅拌30min后离心沉降一夜，后去上层清液用紫外可见光光度仪检测，发现无黑色物质脱落。
实施例四
在装有去离子水的第一容器中加入150g聚合物种子(其粒度为300nm，CV＝2.8％)、5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和10g糊精，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的15％，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐占种子悬浮液重量的0.5％。在装有乙醇的第二容器中加入25g含双键的黑色单体和243g甲基丙烯酸甲酯加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；
烯类单体占单体悬浮液重量的30％。其中，双键的黑色单体为苯胺黑经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。在75℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应20min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
采用Beckman Counter测定黑色聚合物微球粒径及粒径分布得：粒径为800nm，CV(coefficient of variation)为2.6％，电镜图显示结果：所得微球为黑色，且微球表面光滑，球形度好，微球粒径均一，分散性好，无团聚。稳定性检测：将制得的黑色聚合物微球浸泡于无水乙醇中加热80℃搅拌30min后离心沉降一夜，后去上层清液用紫外可见光光度仪检测，发现无黑色物质脱落。
实施例五
在装有去离子水的第一容器中加入150g聚合物种子其粒度为500微米，CV＝3％)、5g偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和10g糊精，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，聚合物种子重量占种子悬浮液重量的15％，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐占种子悬浮液重量的0.5％。在装有乙醇的第二容器中加入15g含双键的黑色单体和123g甲基丙烯酸甲酯加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；
烯类单体占单体悬浮液重量的30％。其中，双键的黑色单体为苯胺黑经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
第二容器上安装有喷嘴，喷嘴的孔径为10μm。在75℃的恒温条件下，将单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入种子悬浮液中，单体悬浮液添加完成后，继续反应20min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
采用Beckman Counter测定黑色聚合物微球粒径及粒径分布得：粒径为1000微米，CV(coefficient of variation)为2.6％，黑色聚合物微球的产率为99.7％。电镜图显示结果：所得微球为黑色，且微球表面光滑，球形度好，微球粒径均一，分散性好，无团聚。稳定性检测：将制得的黑色聚合物微球浸泡于无水乙醇中加热80℃搅拌30min后离心沉降一夜，后去上层清液用紫外可见光光度仪检测，发现无黑色物质脱落。
根据本发明实施例的黑色聚合物微球粒制备方法的其他操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种黑色聚合物微球的制备方法，其特征在于，所述黑色聚合物微球的制备方法包括以下步骤：
S10、将聚合物种子和引发剂均加入含有稳定剂的水溶液中，搅拌均匀，形成种子悬浮液，其中，按重量百分比计，所述聚合物种子重量占种子悬浮液重量的10～20％，所述引发剂占种子悬浮液重量的0.5～3％，
S20、将含双键的黑色单体和烯类单体加入含有稳定剂的醇溶剂中，搅拌均匀，形成单体悬浮液；其中，按重量百分比计，黑色单体重量是烯类单体重量的10-50％，所述烯类单体占单体悬浮液重量的20-45％，
S30、在70-80℃的恒温条件下，将所述单体悬浮液通过喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中，所述单体悬浮液添加完成后，继续反应15～30min，得黑色聚合物微球悬浮液，洗涤、干燥后得黑色聚合物微球；
所述引发剂为偶氮类水溶性引发剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S30还包括以下步骤：
S31、将所述种子悬浮液放入第一容器中，将所述单体悬浮液放入第二容器中，所述喷嘴安装在所述第二容器上；
S32、对所述第二容器施加预设压力，在所述预设压力下，所述单体悬浮液经所述喷嘴以液滴方式分散进入所述种子悬浮液中。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预设压力为0.1～3.2Mpa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为羟甲基纤维素、油酸、油醇、聚乙二醇、糊精中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黑色单体为有机黑色染料经包括步骤酰基化反应制得的含有非苯环碳碳双键的黑色单体。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机黑色染料为苯胺黑。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物种子为：由乳液聚合法、分散聚合法或悬浮聚合法制备的聚苯乙烯种子或苯乙烯-二乙烯基苯种子。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烯类单体选自二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙烯酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述黑色聚合物微球的平均粒径为100nm～1000μm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二异丁基脒盐酸盐。
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