[发明专利]一种导电高分子包覆聚合物微球的核壳结构粒子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电高分子包覆聚合物微球的核壳结构粒子的制备方法，包括：(1)将第一单体、聚乙烯吡咯烷酮和蒸馏水混合，经超声后加入第一引发剂，搅拌反应后，经分离得聚甲基丙烯酸甲酯微球；(2)取聚甲基丙烯酸甲酯微球与去离子水混合，超声至混合均匀，配制得到浓度为0.5～10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯微球胶体溶液；(3)在20～50℃下，向聚甲基丙烯酸甲酯微球胶体溶液中加入表面改性剂，搅拌10～20h后，加入第二单体，在0～10℃下继续搅拌3～10h后，加入第二引发剂和盐酸，在20～50℃下反应10～24h后经分离即得。本发明还提供了由上述方法制备得到的导电高分子包覆聚合物微球的核壳结构粒子。

技术领域

本发明属于纳米粒子合成领域，具体涉及一种导电高分子包覆聚合物微球的核壳结构粒子及其制备方法。

背景技术

核壳结构粒子是纳米材料的重要组成部分，其中功能性导电高分子(聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺等)包覆模板聚合物微球(聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚吡咯等)从而形成核壳结构粒子，是核壳结构粒子制备的重要研究方向之一。其中，功能性核壳结构粒子通过将两种或两种以上物质的优良性质结合起来从而形成功能性的复合纳米材料。多相复合纳米材料区别于传统的复合材料，它能够在纳米微观尺度上展现优良的同质性，并且通过相互作用增强原有相的性能。这种特殊的核壳结构通过对粒子表面进行电荷改性和功能性官能团的引入，大大优化了复合纳米材料的性质。功能性核壳结构粒子在生物医药、催化、色谱分析、响应性光子晶体等领域有重要的应用价值。

由于功能性复合纳米材料广泛的潜在应用价值，大量的合成方法迅速发展起来，用来制备不同的核壳结构纳米材料。目前，模板法是制备核壳结构粒子最普遍的方法。例如，以导电高分子聚吡咯(PPy)为模板在其表面包覆有导电高分子聚苯胺，获得聚苯胺包覆PPy的功能性核壳结构粒子，具有绝佳的微波吸收效应。通过在聚苯乙烯(PS)微球与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球表面包覆功能性高分子形成核壳结构粒子近年来受到研究人员的广泛关注。

近期有文献[Angewandte Chemie,2016,55(7):2503.]采用PMMA为模板的方法，通过对PMMA表面进行电荷修饰，再在酸性条件包覆聚苯胺，制备了聚苯胺包覆PMMA微球的功能性复合粒子。

虽然目前很多方法能有效合成核壳结构粒子，但合成过程中需要用到大量的毒性强的表面改性剂，既增加了核壳结构粒子的合成成本，又容易对环境造成污染。而功能性核壳结构粒子在很多领域具有潜在的应用价值，基于此一种环境友好型的功能性核壳结构粒子合成方法亟待开发。

发明内容

本发明提供了一种环境友好型的功能性核壳结构粒子的制备方法，通过加入一定量的绿色环保的表面改性剂，保证了合成的高效性，并且显著降低了合成成本，选用的表面改性剂对环境无污染，拓展了该方法的应用领域，该方法的制备条件温和，操作简单，可以满足规模生产的需求；聚甲基丙烯酸甲酯微球为核，以导电高分子聚吡咯和聚苯胺为壳，制备得到的核壳结构粒子表面包覆有功能性导电高分子聚苯胺和聚吡咯，具有特殊的物理化学性质，在光子晶体、防腐、催化、药物、生物等多种领域有广泛地应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种导电高分子包覆聚合物微球的核壳结构粒子的制备方法，包括以下步骤：

(1)将第一单体、聚乙烯吡咯烷酮和蒸馏水混合，经超声得到澄清的胶束溶液；加入第一引发剂，搅拌反应得到含聚甲基丙烯酸甲酯微球的乳液，经分离得聚甲基丙烯酸甲酯微球；

所述第一单体为甲基丙烯酸甲酯单体；

(2)取(1)中得到的聚甲基丙烯酸甲酯微球与去离子水混合，超声至混合均匀，配制得到浓度为0.5～10wt％的聚甲基丙烯酸甲酯微球胶体溶液；