[发明专利]一种聚合物中空纳米微球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及纳米材料，具体的说是一种聚合物中空纳米微球和制备方法及其应用，其制备过程可按以下方法进行：将油溶性乙烯基类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类及乙烯基醚类单体和交联剂及油溶性氧化剂如过氧化苯甲酰溶于油相中，将水溶性乙烯基类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类及乙烯基醚类单体和交联剂及水溶性还原剂如四乙烯五胺溶于水中，将油相溶液与水溶液和助剂混合形成油包水或水包油型微乳液，单体及交联剂在氧化——还原引发体系引发下在油水界面处进行聚合，反应一定时间后，除去油相溶剂、助剂和水得到聚合物中空纳米微球。该种聚合物中空纳米微球可用于分离膜的制备。

技术领域

本发明涉及纳米技术，高分子技术，具体的说是一种聚合物中空纳米微球和制备方法及其应用。

背景技术

近年来，由于材料尺寸、结构顺序和组成的变化会带来独特的光学、电学、机械、化学等性质，人们开展了大量的具有特殊功能的材料的研究。例如，随着纳米材料技术的不断发展，要求作为“结构单元”的粒子的组成和结构日益复杂化，于是人们对制备核壳复合粒子产生了浓厚的研究兴趣。这主要是核壳复合粒子的组成和结构能够在纳米尺度上进行设计和剪裁，因而具有许多不同于单组分胶体粒子的独特的光、电、磁、催化等物理、化学性质。中空纳米微球是一类内核为空气或其他气体的特殊结构的核壳粒子，与其他块体材料相比具有较大的比表面积、较小的密度以及特殊的力学、光、电等物理性质及应用价值，因而引起了科研工作者极大的兴趣，成为材料研究领域引人注目的方向之一。

制备空心微球的方法包含以下几种方法：(1)层层组装法，其特征是以可被溶解、分解或氧化的材料为模板，带电物质通过交替的静电作用在模板粒子表面实现多层吸附沉淀，当吸附沉淀到所需层数后，将模板粒子去除，即可得到纳米级或微米级中空结构的微胶囊。(2)沉积和表面反应法，利用内核与壳层间的化学或静电亲和作用来形成包覆层，再经焙烧或有机溶剂溶解等方法除去模板，得到相应的空心球。(3)喷雾干燥法，通过溶液或溶胶雾化成小液滴并经瞬时的高温加热分解得到空心微球。喷雾干燥加热时间较短，只能得到具有空心结构的球形颗粒，要得到所需要晶型的空心球还要将其进一步锻烧处理。(4)微封装法，即为通常所说的油/水/油的乳液聚合法，它利用了3种不同的溶液，一是含表面活性剂的水溶液，即W₁相；二是溶解有聚合物或单体的有机溶剂，即O相；三是含表面活性剂的水溶液相。将W₁相加入到O相中，形成W₁/O乳液，再将W₁/O乳液加入到W₂中，即W₂相，形成W₁/O/W₂，经过2次乳化以后得到的W₁/O/W₂乳液中，有大量封装着水滴的有机溶液小液滴，经过单体聚合反应，再经过固化除去有机溶剂，过滤、真空干燥脱除封装水即得到聚合物空心球。(5)自组装/相分离法，主要利用水和油溶剂的相分离为趋动力，在水油界面上使单体发生聚合，再去掉粒子内部的溶剂即可获得具有中空结构的粒子。聚合物空心微球的报道不少，但是纳米中空微球的报道就较少。本发明提供一种可规模化制备的中空纳米微球及其制备技术和它应用的领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用简单的方法制备的聚合物中空纳米微球及制备方法和应用。其制备包括两种方案。

方案一包括以下步骤：

1)将一定量的油溶性单体、油溶性交联剂溶于油相溶剂中；

2)将一定量的水溶性单体、水溶性交联剂溶于水中；再将氧化——还原引发体系中的水溶性还原剂溶于水中；

3)将步骤1)中配置的油相溶液、步骤2)中配置的水溶液和助剂混合，形成油包水型微乳液；

4)将氧化——还原引发体系中的油溶性氧化剂溶于步骤3)中配置的微乳液中，水溶性还原剂和油溶性氧化剂在油水界面处相遇产生自由基，并引发单体和交联剂在界面处聚合，反应一段时间后，脱除油相溶剂、助剂和水，得到中空纳米微球。