[发明专利]一种一步法制备2μm粒径聚苯乙烯微球的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯乙烯材料的制备方法，特别涉及一种一步法制备2μm粒径聚苯乙烯微球的工艺。

背景技术

单分散微米级聚合物微球因具有比表面积大、吸附性强、凝集作用大等特性，在生物医学材料、色谱柱填料、固相有机合成、标准计量学等方面有着广泛的应用。聚苯乙烯微球的制备方法主要有悬浮聚合法、乳液聚合法、无皂乳液聚合法、分散聚合法等。其中悬浮聚合法制备的微球比较大，一般在毫米数量级，不符合可见光区域光子晶体所需要的亚微米或微米级的要求；乳液聚合法只能制备0.01~0.8μm的颗粒；采用无皂或低皂乳液聚合法虽能制成的单分散聚合物微球，但粒径在1μm左右，较难得到大于1μm的聚合物微球，而分散聚合法恰好弥补了这些合成技术的空缺。分散聚合是一种特殊的沉淀聚合，反应之前单体、溶剂、引发剂等是一个均一的体系，反应开始以后，聚合物达到一定分子量后，从反应体系中沉淀出来，不同于一般沉淀聚合的是，沉析出来的聚合物链不是形成粉末或块状的聚合物，而是聚结成小颗粒，借助于分散剂稳定的悬浮于介质中，此时聚合反应中心从介质中转移到聚合物颗粒内部，进行颗粒增长，最终形成稳定的聚合物微球分散体系。

公开号为CN101921353的中国发明专利公开了一种粒径可控，单分散性良好的聚苯乙烯微球的合成方法，但其反应过程中需要多次加入引发剂和苯乙烯组成的热溶液，且具体加料时间和加料量不易掌控，经验性很强，使得实际生产过程变得复杂，需要消耗大量的人力物力，且最终生成物的粒径大小不易把握。

发明内容

  本发明的目的在于提供一种一步法制备2μm粒径聚苯乙烯微球的工艺。

  本发明的技术方案包括如下步骤：

1）将稳定剂、引发剂、单体、分散介质按一定比例分别加入反应瓶中；

2）在氮气保护下搅拌，升温至指定温度后恒温反应，将反应后得到的产品离心分离，除去上清液，然后用乙醇充分洗涤，干燥，即得到聚苯乙烯微球。

  进一步的，在步骤1）中，所述的稳定剂可选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素的一种或几种；所述引发剂可选自过氧化二碳酸二环己酯、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化二异丙苯的一种或几种；所述单体为苯乙烯；所述分散介质为乙醇水溶液。

  进一步的，在步骤1）中，所述的稳定剂的质量为苯乙烯质量的10％～15％，所述的引发剂的质量为苯乙烯质量的1％～2％，所述的苯乙烯在混合液中的体积分数为13％～20％，所述的乙醇水溶液中，水的体积分数为1%~10%，乙醇的体积分数为90%~99%。

进一步的，在步骤2）中，所述的指定温度可为60-78℃，优选为65-75℃，70℃为最佳；搅拌速率为50-500rpm，反应时间为12-24h。

  与现有的聚苯乙烯微球的合成方法相比，本发明将稳定剂、引发剂、苯乙烯以及乙醇水溶液在氮气保护下加热反应，且在反应过程无需多次投料，因此此合成方法更简便操作、所合成的聚苯乙烯微球的粒径更可控，单分散性更好。

具体实施方式

  实施例1

  所述2μm粒径聚苯乙烯微球的合成方法包括以下步骤：

1. 称取2.6g甲基纤维素（稳定剂）、0.35g过氧化二碳酸二环己酯（引发剂）、20ml苯乙烯（单体）和10ml水溶液以及90ml乙醇（分散介质）加入到装有冷凝回流装置、搅拌装置、测温装置、N₂保护装置和加热装置的四口反应瓶中。

2. 启动搅拌装置，搅拌转速为150r/min，将N₂入口管插到液相下，置换空气10-30min，然后再将N₂入口管提到气相中继续通N₂。

3.快速升温至70℃，搅拌速度调整至500 r/min，聚合12h。

4.将乳液样品超速离心沉降，弃去上层清液，用乙醇洗涤下层微球3-5次，将洗涤后的微球导入培养皿中，在70℃干燥箱中干燥10h，得到粒径为2微米的微球。

实施例2

1. 称取1.15g乙基纤维素（稳定剂）、0.11g过氧化苯甲酰叔丁酯（引发剂）、13ml苯乙烯（单体）和1ml水溶液以及99ml乙醇（分散介质）加入到装有冷凝回流装置、搅拌装置、测温装置、N₂保护装置和加热装置的四口反应瓶中。