以磺化的聚苯乙烯微球?yàn)槟０嬷苽涠趸柚锌涨虻闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明為以磺化的聚苯乙烯微球?yàn)槟０嬷苽涠趸柚锌涨?，其特征在于包括如下步驟：（1）聚苯乙烯粒子的制備；（2）磺化的聚苯乙烯微球的制備；（3）磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球的制備；（4）中空二氧化硅微球的制備。本方法所用工藝簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，制得的二氧化硅中空球具有較好的單分散性和外觀形貌。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，確切地說(shuō)是以磺化的聚苯乙烯微 球?yàn)槟０逯苽涠趸柚锌涨颉?以磺化的聚苯乙烯微球?yàn)槟０嬷苽涠趸柚锌涨?br>
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著二氧化硅中空球在催化、生物保護(hù)和色譜分析等領(lǐng)域顯現(xiàn)出潛在的 應(yīng)用價(jià)值，二氧化硅中空球的制備逐漸成為材料研究的熱點(diǎn)。
[0003] 現(xiàn)如今，多相聚合法、乳液/界面聚合法、表面活化聚合法和自組裝技術(shù)已被用于 制備二氧化硅中空球。使用上述方法制備二氧化硅中空球，需對(duì)模板粒子表面反復(fù)進(jìn)行功 能化處理和離心水洗，以及不斷的溶解分散，并且在獲得二氧化硅中空球的過(guò)程中需選擇 合適的溶劑或在空氣中高溫煅燒，以便選擇性的除去模板粒子。然而，盡管上述方法具有較 好的開(kāi)創(chuàng)性，但是它們的制備過(guò)程過(guò)于繁瑣，制備過(guò)程需要花費(fèi)大量的時(shí)間。因此，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn) 單可行的二氧化硅中空的制備方法具有重要的研究意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種制備過(guò)程簡(jiǎn)單，重復(fù)性較好，并且具有良好形貌的二 氧化硅中空球的制備方法。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：以磺化的聚苯乙烯微球?yàn)槟０逯苽涠趸柚锌?球，其特征在于包括如下步驟： (1) 聚苯乙烯粒子的制備 將蒸餾水和穩(wěn)定劑分別加入到醇類溶劑中，室溫?cái)嚢杈鶆?，在通氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將苯乙 烯單體和引發(fā)劑分別加入到上述溶液中，在60?80°C下，反應(yīng)20?25小時(shí)，離心、洗滌， 0?KKTC下干燥研磨成粉，制得聚苯乙烯微球，其中引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、蒸餾水、苯乙烯的質(zhì) 量比為1:10?15:20?25:70?75 ; (2) 磺化聚苯乙烯微球的制備 將聚苯乙烯粒子加入到磺化劑中，超聲分散10?15分鐘，在30?50°C下，反應(yīng)2?4 小時(shí)，離心、洗滌，0?l〇〇°C下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯粒子； (3) 磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球的制備 將磺化的聚苯乙烯粒子加入到醇類溶劑中，室溫下混合均勻，將氨水和正硅酸乙酯分 別加入到上述溶液中，室溫下，反應(yīng)20?25小時(shí)，抽濾、洗滌，0?KKTC下干燥研磨成 粉，得到磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球，其中磺化的聚苯乙烯、正硅酸乙酯、氨 水的質(zhì)量比為1:35?40:50?55 ; (4) 中空二氧化硅微球的制備 將磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球和氫氧化鈉分別加入到醇類溶劑中，超聲 分散10?15分鐘，在50?KKTC下，反應(yīng)8?10小時(shí)，離心、洗滌，50?KKTC的真空干燥 箱中干燥10?12小時(shí)，取出后即得到中空二氧化硅微球，其中氫氧化鈉、磺化的聚苯乙烯 /二氧化硅復(fù)合材料微球的質(zhì)量比為1:1. 2?2。
[0006] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，在所述的制備聚苯乙烯粒子的過(guò)程中，所述的穩(wěn)定劑為聚乙 烯醇或者聚乙烯吡咯烷酮，所述的引發(fā)劑為過(guò)氧化二苯甲?；蛘吲嫉惗‰?，所述的醇 類溶劑為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為引發(fā)劑質(zhì)量的400?500倍。
[0007] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，在所述的制備磺化聚苯乙烯微球的過(guò)程中，所述的聚苯乙烯 粒子的尺寸為500?600nm，所述的磺化劑為硫酸、三氧化硫、發(fā)煙硫酸、氯磺酸、亞硫酸鈉、 亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉，磺化劑的用量為聚苯乙烯微球質(zhì)量的20?25倍。
[0008] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，在所述的制備磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球的過(guò) 程中，所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為磺化的聚苯乙烯微球質(zhì)量的 1500 ?2000 倍。
[0009] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，在所述的制備中空二氧化硅微球的過(guò)程中，所述的醇類溶劑 為甲醇、乙醇或丁醇，醇類溶劑用量為氫氧化鈉質(zhì)量的95?100倍。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 采用本發(fā)明的方法，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，可制備出單分散的中空二氧化硅微球。
[0011] 通過(guò)本發(fā)明方法制備出的中空二氧化硅微球具有良好的形貌，制作過(guò)程省時(shí)。
[0012] 具體實(shí)施方法 以下通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為 本發(fā)明的內(nèi)容僅限于下述實(shí)例。
[0013] 實(shí)施例一 (1) 聚苯乙烯粒子的制備 將2g蒸餾水和lg聚乙烯吡咯烷酮分別加入到40g乙醇中，室溫?cái)嚢杈鶆颍谕ǖ獨(dú)獗?護(hù)下，將7g苯乙烯和0. lg偶氮二異丁腈分別加入到上述溶液中，在60°C下，反應(yīng)20小時(shí)， 40°C下干燥研磨成粉，得到聚苯乙烯粒子； (2) 磺化的聚苯乙烯粒子的制備 將2g聚苯乙烯粒子加入到40g 98%的濃硫酸中，超聲分散10分鐘，在30°C下，反應(yīng)3 小時(shí)，離心洗滌，40°C下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯粒子； (3) 磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球的制備 將0. 05g磺化的聚苯乙烯粒子加入到75g乙醇中，室溫下混合均勻，將2. 5g氨水和 1.8g正硅酸乙酯分別加入到上述溶液中，室溫下，反應(yīng)20小時(shí)，抽濾、洗滌，40°C下干燥 研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球； (4) 中空二氧化硅微球的制備 將0. 04g磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球和0. 03g氫氧化鈉分別加入到3g 乙醇中，超聲分散10分鐘，在50°C下，反應(yīng)8小時(shí)，離心、洗滌，50°C的真空干燥箱中干燥10 小時(shí)，取出后即得到中空二氧化硅微球。
[0014] 實(shí)施例二 (1)聚苯乙烯粒子的制備 將4g蒸餾水和2g聚乙烯吡咯烷酮分別加入到80g乙醇中，室溫?cái)嚢杈鶆?，在通氮?dú)獗?護(hù)下，將14g苯乙烯和0. 2g偶氮二異丁腈分別加入到上述溶液中，在70°C下，反應(yīng)22小時(shí)， 40°C下干燥研磨成粉，得到聚苯乙烯粒子；
【權(quán)利要求】
1. 以磺化的聚苯乙烯微球?yàn)槟０嬷苽涠趸柚锌涨?，其特征在于，包括以下步驟： (1) 制備聚苯乙烯微球 將蒸餾水和聚乙烯吡咯烷酮分別加入到醇類溶劑中，室溫下攪拌均勻，在通氮?dú)獗Ｗo(hù) 下，將苯乙烯和偶氮二異丁腈分別加入到上述溶液中，在60?80°C下，反應(yīng)20?25小時(shí)， 離心、洗滌，0?l〇〇°C下干燥研磨成粉，得到聚苯乙烯微球，其中偶氮二異丁腈、聚乙烯吡 咯烷酮、蒸餾水、苯乙烯的質(zhì)量比為1:10?15:20?25:70?75 ; (2) 制備磺化的聚苯乙烯微球 將步驟（1)中制備的聚苯乙烯微球加入到濃硫酸中，其中聚苯乙烯微球的質(zhì)量與濃硫 酸的質(zhì)量比為1:20?25,超聲分散10?15分鐘，在30?50°C下，反應(yīng)2?4小時(shí)，離心、 洗滌，0?100°C下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯微球； (3) 制備磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球 將步驟（2)中制備的磺化的聚苯乙烯微球加入到醇類溶劑中，室溫下混合均勻，將氨水 和正硅酸乙酯分別加入到上述溶液中，室溫下，反應(yīng)20?25小時(shí)，抽濾、洗滌，0?100°C 下干燥研磨成粉，得到磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球，其中磺化的聚苯乙烯、正 硅酸乙酯、氨水的質(zhì)量比為1:35?40:50?55 ; (4) 制備中空二氧化硅微球 將步驟（3)中制備的磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球和氫氧化鈉分別加入到 醇類溶劑中，超聲分散10?15分鐘，在50?100°C下，反應(yīng)8?10小時(shí)，離心、洗滌，50? 100°C的真空干燥箱中干燥10?12小時(shí)，取出后即得到中空二氧化硅微球，其中氫氧化鈉、 磺化的聚苯乙烯/二氧化硅復(fù)合材料微球的質(zhì)量比為1:1. 2?2。
2. 如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征是步驟（1)所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或 丁醇，醇類溶劑用量為偶氮二異丁腈質(zhì)量的400?500倍。
3. 如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征是步驟（2)所述的聚苯乙烯微球的尺寸為 500?600nm，所述的濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97%?98%。
4. 如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征是步驟（3)所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或 丁醇，醇類溶劑用量為磺化的聚苯乙烯微球質(zhì)量的1500?2000倍。
5. 如權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征是步驟（4)所述的醇類溶劑為甲醇、乙醇或 丁醇，醇類溶劑用量為氫氧化鈉質(zhì)量的95?100倍。
【文檔編號(hào)】C01B33/18GK104098102SQ201410385729
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】劉偉良, 邵光偉, 周廣蓋, 何東新 申請(qǐng)人:齊魯工業(yè)大學(xué)