[发明专利]一种聚倍半硅氧烷空心微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚倍半硅氧烷空心微球的制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

近年来，聚合物空心微球的制备受到了广泛关注。中空结构的材料具有低密度，高比表面积，高表面渗透性，较大的内部空间等特点，可作为智能容器包覆或控释客体分子，在填料、药物缓释，催化，微反应器及环境保护等领域有着广泛的应用前景。

目前，制备聚合物空心微球的方法主要有三类：自组装法，模板法和微乳液法。自组装法：两亲嵌段共聚物在选择性溶剂中形成核-壳型的胶束或囊泡，再经交联反应将壳层固化，得到交联壳层的聚合物空心微球；或利用层层组装技术，以带相反电荷的不同物质在胶体颗粒上进行层层沉积，然后去除核心部分得到中空微球。模板法：在一个稳定的模板界面上，反应单体围绕模板聚合，形成覆盖在模板上的聚合物壳层，然后通过煅烧法或溶剂溶胀法将模板去除，得到聚合物空心微球。若以胶体粒子等固体颗粒为模板，则称为硬模板法，若以表面活性剂等形成的聚集体为模板，则称为软模板法。以上用来制备聚合物空心微球的方法各有优点，有的需要移除核体模板，操作繁琐，且去除模板后，球体因不同程度的溶胀或塌缩而发生变形。

有机聚硅氧烷是是一类性能优异的高分子材料，具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、耐溶剂性、生理惰性、无毒无味、生物相容性好等许多独特性能，这些卓越性能为其它高分子材料所不及，因而在国防、尖端技术、能源开发、纺织、化工、机械、医药医疗及人们日常生活等领域得到了广泛的应用。

国内外关于聚硅氧烷空心微球制备的报道不多。专利CN 1557862A中公开了一种微乳模板法制备聚有机硅氧烷微球空心分子盒的方法。该方法以聚二烷基硅氧烷微乳为模板，加入二硅官能和三硅官能的有机硅单体，使之围绕在模板核表面进行缩聚，形成核壳结构的聚硅氧烷微球，再用溶剂溶胀透析去除模板核得到直径为80-180nm的空心微球分子盒。该方法制备聚硅氧烷空心分子盒为纳米级，微球尺寸范围有限，需去除模板，操作步骤繁琐。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种一步法制备聚倍半硅氧烷空心微球的方法。

术语解释：

聚倍半硅氧烷，是指结构简式为[RSiO_3/2]_n的一类聚硅氧烷，属于三维交联结构的有机-无机杂化材料，R为氢原子或有机基团。在本发明中，R为甲基、乙基、乙烯基、正丙基、γ-氨丙基、γ-氯丙基或苯基。

O/W型悬浮聚合，是指水包油型悬浮聚合。

O/W型悬浮液，是指水包油型悬浮液。

本发明的技术方案如下：

一种聚倍半硅氧烷空心微球的制备方法，包括步骤如下：

(1)配制单体油相溶液

将三官能有机烷氧基硅烷单体加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到硅烷单体油相溶液。

(2)悬浮分散

将步骤(1)所配制的单体油相溶液加入三口烧瓶中，加入一定量的去离子水，开始搅拌并控制搅拌速度500rpm～900rpm，得到O/W型悬浮液。

(3)催化水解聚合

向步骤(2)所得的O/W悬浮液中，滴加碱性催化剂，控制搅拌速度500rpm～900rpm，并保持聚合体系温度在0～25℃，聚合反应4.0～8.0h，得到悬浊液。

(4)产物后处理

将步骤(3)制得的悬浊液离心分离，室温晾干，得到聚硅氧烷空心微球，粉末状，粒径在200nm～5.0μm范围。

根据本发明，步骤(1)所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、辛烷中的任一种。

根据本发明，步骤(1)中的三官能有机烷氧基硅烷单体是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的任一种。相应地得到聚甲基倍半硅氧烷空心微球、聚乙基倍半硅氧烷空心微球、聚乙烯基倍半硅氧烷空心微球、聚正丙基倍半硅氧烷空心微球、聚γ-氨丙基倍半硅氧烷空心微球、聚γ-氯丙基倍半硅氧烷空心微球和聚苯基倍半硅氧烷空心微球。

通过控制步骤(1)中有机溶剂与三官能有机硅烷单体不同的体积比，可得到壁厚不同的聚倍半硅氧烷空心微球。优选有机溶剂与三官能有机硅烷单体的体积比为1∶1～5。