一种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚合物微球科学与应用领域，具体涉及一种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]聚苯乙烯(PS)微球是一类被广泛应用的制备光子晶体的材料，这是因为聚苯乙烯微球的制备方法简单，单分散性好，粒径可控;聚苯乙烯与无机氧化物在物理化学性质上的差异，使得用其作为模板去除非常容易;聚苯乙烯材料具有良好的力学性能，这使其在制备可调制光子晶体中有很好的应用。单分散纳米级聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球所具有的形貌规则、粒径均一、良好的表面反应能力和易于功能化等优点，在免疫技术和疾病早期诊断等领域也具有很高的研究和应用价值。
[0003]聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球有如上所述应用前景，然而现有技术存在诸多不足，存在制备纳米级聚苯乙烯-丙烯酸型聚合物微球使用的乳液聚合方法反应条件难控制，所制备的微球粒径不均匀一，空间矩阵排列不规整等诸多问题。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球及其制备方法。
[0005]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]—种聚苯乙稀-丙稀酸聚合物微球，其特征在于，苯乙稀单体与丙稀酸单体通过无皂乳液聚合反应制备得到聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒，聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒分散成乳液后，进一步用硅油沉积法制备得到。
[0007]上述方案中，所述丙稀酸单体与苯乙稀单体的摩尔比为1:20?50。
[0008]—种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0009](I)聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒的制备:将苯乙烯和丙烯酸混合，充分搅拌混合均匀后，加入乳化剂进行预乳化，随后缓慢升高温度，滴加引发剂，进行无皂乳液聚合反应，反应结束后，将产物进行离心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒；
[0010](2)聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒分散于水中得到单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液，将单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液加入到疏水硅油中，经过搅拌，乳液逐渐形成小液滴，升高温度进行硅油沉积反应，反应结束后，过滤取沉淀，沉淀经清洗、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，步骤(I)所述苯乙烯和丙烯酸混合的温度为0°C?40°C。
[0012]上述方案中，步骤(I)中所述无皂乳液聚合反应为:温度从50°C升高到80°C的过程中，分批次滴加3份引发剂，随后温度升高至85°C，保温反应2h?3h后，再滴加4份引发剂，继续反应Ih?2h。
[0013]上述方案中，步骤(I)中所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和/或十二烷基磺酸钠。
[0014]上述方案中，步骤(1)中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、或过氧化苯甲酰；引发剂与苯乙烯单体的质量比为0.003:1?0.02:1。
[0015]上述方案中，步骤(2)中所述单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液的固液比为0.5g?lg/100ml;所述单分散聚苯乙稀-丙稀酸乳液与疏水娃油的体积比1:100?200。
[0016]上述方案中，步骤(2)中所述硅油沉积反应的温度为60°C?80°C，反应时间为3h?6h。
[0017]本发明的有益效果如下:本发明以苯乙烯、丙烯酸为原料，经无皂乳液聚合反应和硅油沉积两个步骤制备得到聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，该方法涉及的原料成本低，来源简单，且制备工艺简单，所得产物纯度较高。同传统的聚合物微球相比，本发明方法制备得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球具有粒径尺寸均一、粒径小、比表面积大、结构规整有序、吸附性强、凝聚作用大及表面反应能力强等特性，在生物化学、分析化学、免疫医学以及某些高新技术领域有着较大的应用潜力。
【附图说明】
[0018]图1为实施例1制备得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图。
[0019]图2为实施例2制备得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图。
[0020]图3为实施例3制备得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图。
[0021 ]图4为实施例4制备得到的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图。
【具体实施方式】
[0022]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0023]以下实施例中，所用试剂如无特别说明均为市售化学试剂。
[0024]实施例1
[0025]一种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，通过如下方法制备得到:
[0026](1)聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒的制备:将苯乙烯和丙烯酸按照摩尔比为20:1的比例进行混合，室温下充分搅拌混合均匀后，加入十二烷基苯磺酸钠(十二烷基苯磺酸钠与苯乙烯单体的质量比为0.02:1)进行预乳化，随后缓慢升温，温度从50°C升高到80°C过程中，分3次滴加3份过硫酸钾溶液，随后温度升高至85°C，保温反应2h，再滴加4份过硫酸钾溶液，继续反应lh，反应结束后，将产物进行离心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒，为白色固体粉末;所述7份过硫酸钾溶液中过硫酸钾的质量与苯乙烯单体的质量比为0.016:1；
[0027](2)将聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒分散于水中，得到单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液(固液比为0.5g/100ml)，将单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液与疏水高粘度甲基硅油按照体积比为1:100的比例混合，经过搅拌，乳液逐渐形成小液滴，升高温度至60°C反应3h，反应结束后，用500目筛网过滤取沉淀，沉淀用无水乙醇、正己烷、异丙醇分别清洗3次，最后经真空干燥得到白色固体粉末，即为聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球。
[0028]本实施例所得聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图见图1。从图1中可以看出:微球在疏水硅油中呈球形且球形度较好(如图1(a)示)；选取其中一个微球放大考察(如图1(b)所示)时，可以看出，聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒的粒径分布较为均匀，粒径大小在200nm左右，且微球表面的单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒排列具备一定有序度，由此，本实施例制备得到聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球(最终目标物)和设计的目标物一致，具有粒径尺寸均一、粒径小、比表面积大、结构规整有序、吸附性强、凝聚作用大及表面反应能力强等特性，在生物化学、分析化学、免疫医学以及某些高新技术领域有着较大的应用潜力。
[0029]实施例2
[0030]一种聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球，通过如下方法制备得到:
[0031](I)聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒的制备:将苯乙烯和丙烯酸按照摩尔比为30:1的比例进行混合，室温下充分搅拌混合均匀后，加入十二烷基苯磺酸钠(十二烷基苯磺酸钠与苯乙烯单体的质量比为0.02:1)进行预乳化，随后缓慢升温，温度从50°C升高到80°C过程中，分3次滴加3份过硫酸铵溶液，随后温度升高至85°C，保温反应2h，再滴加4份过硫酸铵溶液，继续反应2h，反应结束后，将产物进行离心水洗，得到聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒，为白色固体粉末;所述7份过硫酸钱溶液中过硫酸钱的质量与与苯乙稀单体的质量比为0.005:1;
[0032](2)将聚苯乙烯-丙烯酸乳胶粒分散于水中得到单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液(固液比为0.5g/100ml)，将单分散聚苯乙烯-丙烯酸乳液与疏水高粘度甲基硅油按照体积比为1:130的比例混合，经过搅拌，乳液逐渐形成小液滴，升高温度至70°C反应4h，反应结束后，用500目筛网过滤取沉淀，沉淀用无水乙醇、正己烷、异丙醇分别清洗3次，最后经真空干燥得到白色固体粉末，即为聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球。
[0033]本实施例所得聚苯乙烯-丙烯酸聚合物微球的扫描电镜SEM图见图2。从图2中可以看出:微球在疏水硅油中呈球形且球形度较