一種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于聚合物微球科學與應用領域，具體涉及一種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚苯乙烯(PS)微球是一類被廣泛應用的制備光子晶體的材料，這是因為聚苯乙烯微球的制備方法簡單，單分散性好，粒徑可控;聚苯乙烯與無機氧化物在物理化學性質上的差異，使得用其作為模板去除非常容易;聚苯乙烯材料具有良好的力學性能，這使其在制備可調制光子晶體中有很好的應用。單分散納米級聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球所具有的形貌規則、粒徑均一、良好的表面反應能力和易于功能化等優點，在免疫技術和疾病早期診斷等領域也具有很高的研究和應用價值。
[0003]聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球有如上所述應用前景，然而現有技術存在諸多不足，存在制備納米級聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球使用的乳液聚合方法反應條件難控制，所制備的微球粒徑不均勻一，空間矩陣排列不規整等諸多問題。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制備方法。
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]—種聚苯乙稀-丙稀酸聚合物微球，其特征在于，苯乙稀單體與丙稀酸單體通過無皂乳液聚合反應制備得到聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒，聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒分散成乳液后，進一步用硅油沉積法制備得到。
[0007]上述方案中，所述丙稀酸單體與苯乙稀單體的摩爾比為1:20?50。
[0008]—種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0009](I)聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒的制備:將苯乙烯和丙烯酸混合，充分攪拌混合均勻后，加入乳化劑進行預乳化，隨后緩慢升高溫度，滴加引發劑，進行無皂乳液聚合反應，反應結束后，將產物進行離心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒；
[0010](2)聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒分散于水中得到單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液，將單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液加入到疏水硅油中，經過攪拌，乳液逐漸形成小液滴，升高溫度進行硅油沉積反應，反應結束后，過濾取沉淀，沉淀經清洗、真空干燥后，得到聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球。
[0011]上述方案中，步驟(I)所述苯乙烯和丙烯酸混合的溫度為0°C?40°C。
[0012]上述方案中，步驟(I)中所述無皂乳液聚合反應為:溫度從50°C升高到80°C的過程中，分批次滴加3份引發劑，隨后溫度升高至85°C，保溫反應2h?3h后，再滴加4份引發劑，繼續反應Ih?2h。
[0013]上述方案中，步驟(I)中所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉和/或十二烷基磺酸鈉。
[0014]上述方案中，步驟(1)中所述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈、或過氧化苯甲酰；引發劑與苯乙烯單體的質量比為0.003:1?0.02:1。
[0015]上述方案中，步驟(2)中所述單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液的固液比為0.5g?lg/100ml;所述單分散聚苯乙稀-丙稀酸乳液與疏水娃油的體積比1:100?200。
[0016]上述方案中，步驟(2)中所述硅油沉積反應的溫度為60°C?80°C，反應時間為3h?6h。
[0017]本發明的有益效果如下:本發明以苯乙烯、丙烯酸為原料，經無皂乳液聚合反應和硅油沉積兩個步驟制備得到聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，該方法涉及的原料成本低，來源簡單，且制備工藝簡單，所得產物純度較高。同傳統的聚合物微球相比，本發明方法制備得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球具有粒徑尺寸均一、粒徑小、比表面積大、結構規整有序、吸附性強、凝聚作用大及表面反應能力強等特性，在生物化學、分析化學、免疫醫學以及某些高新技術領域有著較大的應用潛力。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1制備得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖。
[0019]圖2為實施例2制備得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖。
[0020]圖3為實施例3制備得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖。
[0021 ]圖4為實施例4制備得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖。
【具體實施方式】
[0022]為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0023]以下實施例中，所用試劑如無特別說明均為市售化學試劑。
[0024]實施例1
[0025]一種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，通過如下方法制備得到:
[0026](1)聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒的制備:將苯乙烯和丙烯酸按照摩爾比為20:1的比例進行混合，室溫下充分攪拌混合均勻后，加入十二烷基苯磺酸鈉(十二烷基苯磺酸鈉與苯乙烯單體的質量比為0.02:1)進行預乳化，隨后緩慢升溫，溫度從50°C升高到80°C過程中，分3次滴加3份過硫酸鉀溶液，隨后溫度升高至85°C，保溫反應2h，再滴加4份過硫酸鉀溶液，繼續反應lh，反應結束后，將產物進行離心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒，為白色固體粉末;所述7份過硫酸鉀溶液中過硫酸鉀的質量與苯乙烯單體的質量比為0.016:1；
[0027](2)將聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒分散于水中，得到單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液(固液比為0.5g/100ml)，將單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液與疏水高粘度甲基硅油按照體積比為1:100的比例混合，經過攪拌，乳液逐漸形成小液滴，升高溫度至60°C反應3h，反應結束后，用500目篩網過濾取沉淀，沉淀用無水乙醇、正己烷、異丙醇分別清洗3次，最后經真空干燥得到白色固體粉末，即為聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球。
[0028]本實施例所得聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖見圖1。從圖1中可以看出:微球在疏水硅油中呈球形且球形度較好(如圖1(a)示)；選取其中一個微球放大考察(如圖1(b)所示)時，可以看出，聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒的粒徑分布較為均勻，粒徑大小在200nm左右，且微球表面的單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒排列具備一定有序度，由此，本實施例制備得到聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球(最終目標物)和設計的目標物一致，具有粒徑尺寸均一、粒徑小、比表面積大、結構規整有序、吸附性強、凝聚作用大及表面反應能力強等特性，在生物化學、分析化學、免疫醫學以及某些高新技術領域有著較大的應用潛力。
[0029]實施例2
[0030]一種聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，通過如下方法制備得到:
[0031](I)聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒的制備:將苯乙烯和丙烯酸按照摩爾比為30:1的比例進行混合，室溫下充分攪拌混合均勻后，加入十二烷基苯磺酸鈉(十二烷基苯磺酸鈉與苯乙烯單體的質量比為0.02:1)進行預乳化，隨后緩慢升溫，溫度從50°C升高到80°C過程中，分3次滴加3份過硫酸銨溶液，隨后溫度升高至85°C，保溫反應2h，再滴加4份過硫酸銨溶液，繼續反應2h，反應結束后，將產物進行離心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒，為白色固體粉末;所述7份過硫酸錢溶液中過硫酸錢的質量與與苯乙稀單體的質量比為0.005:1;
[0032](2)將聚苯乙烯-丙烯酸乳膠粒分散于水中得到單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液(固液比為0.5g/100ml)，將單分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液與疏水高粘度甲基硅油按照體積比為1:130的比例混合，經過攪拌，乳液逐漸形成小液滴，升高溫度至70°C反應4h，反應結束后，用500目篩網過濾取沉淀，沉淀用無水乙醇、正己烷、異丙醇分別清洗3次，最后經真空干燥得到白色固體粉末，即為聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球。
[0033]本實施例所得聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的掃描電鏡SEM圖見圖2。從圖2中可以看出:微球在疏水硅油中呈球形且球形度較