一種形狀記憶聚苯乙烯微球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚合物微球功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種形狀記憶聚苯乙烯功能微球及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形狀記憶材料是一種能夠在外加刺激條件下回復(fù)到其原始形狀的一種智能材料。它在一定的溫度條件下受到外力作用發(fā)生形變，形成臨時形狀并在外力撤去后保持這種臨時形狀，當(dāng)受到外界熱、電、磁等因素刺激時，又能恢復(fù)到初始形狀，從而表現(xiàn)出對初始形狀的“記憶”功能。與形狀記憶合金相比較，形狀記憶聚合物具有質(zhì)量輕、高形狀變形率、形狀轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)以及易制造等優(yōu)點。形狀記憶聚苯乙烯是形狀記憶聚合物中的一種，目前研究人員已經(jīng)開發(fā)出形狀記憶聚苯乙烯泡沫，嵌段式塊狀形狀記憶聚苯乙烯復(fù)合材料等，并在航空航天等進(jìn)行應(yīng)用。微米級單分散性聚苯乙烯微球在生物醫(yī)學(xué)診斷、高效氣相色譜(HPLC)填料、催化劑載體、涂料、油墨添加劑、信息儲存材料和膠體晶體等方面有著廣泛的應(yīng)用。研究人員已經(jīng)采用分散聚合，乳液聚合等方法制備出粒徑可控、單分散的聚苯乙烯微球和中空微球。但是，目前制備出的聚苯乙烯微球功能性單一，并不具備形狀記憶功能。因此，開發(fā)出具有形狀記憶功能的聚苯乙烯微球，一定會拓寬其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種粒徑可控，分散性良好，具有形狀記憶功能的聚苯乙烯微球的制備方法。
[0004]一種形狀記憶聚苯乙烯微球，其特征在于，粒徑在0.1-5微米之間，分散性良好，具有形狀記憶功能:高溫下受到外力作用，微球發(fā)生形變成扁平或橢球狀；溫度降低后，微球固定為形變后形狀；再次升高溫度，微球可以回復(fù)到原來球狀。
[0005]一種形狀記憶聚苯乙烯微球的制備方法，步驟如下:
(1)將分散劑、苯乙烯單體和交聯(lián)劑加入到介質(zhì)中，通入氮氣，攪拌；
(2)加熱升溫，加入引發(fā)劑，在恒溫條件下持續(xù)攪拌，得到形狀記憶聚苯乙烯微球；
(3)靜置，沉淀，分離；分別使用乙醇和水清洗微球。
[0006]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，所述介質(zhì)為乙醇和水。
[0007]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，所述分散劑為聚乙烯基吡咯烷酮或烷基酚聚氧乙烯醚-10，優(yōu)選聚乙烯基吡咯烷酮。
[0008]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化乙酰和過氧化環(huán)己酮中的一種或幾種，優(yōu)選為偶氮二異丁腈。
[0009]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，所述交聯(lián)劑為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯中的一種或幾種，優(yōu)選為甲基丙烯酸。
[0010]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，，步驟(1)通入氮氣20-40分鐘(優(yōu)選25-35分鐘)。
[0011]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，步驟(1)攪拌10-20分鐘(優(yōu)選15-18分鐘)。
[0012]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，步驟(2)加熱升溫至60_80°C (優(yōu)選加熱升溫至 70-75。。)。
[0013]所述的制備方法，優(yōu)選的方案在于，步驟(2)在恒溫條件下持續(xù)攪拌5-10小時(優(yōu)選在恒溫條件下持續(xù)攪拌7-9小時)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明方法中在制備聚苯乙烯微球過程中，通過選擇特定種類的交聯(lián)劑，使聚苯乙烯微球中含有硬段，進(jìn)而具有形狀記憶功能:在形狀記憶轉(zhuǎn)變溫度以上條件下受到外力作用后發(fā)生形變，降溫后形成臨時形狀并在外力撤去后保持這種臨時形狀；當(dāng)溫度再次升高后可以回復(fù)到原來的形狀。在反應(yīng)過程中引入交聯(lián)劑，改變交聯(lián)劑的成分和含量，可以方便的控制形狀記憶聚苯乙烯微球的形狀記憶轉(zhuǎn)變溫度。制得的聚苯乙烯微球粒徑可以控制在0.1-5微米之間，分散性良好。
【附圖說明】
[0015]圖1為形狀記憶聚苯乙烯形狀轉(zhuǎn)變示意圖。
[0016]圖2為制備出形狀記憶聚苯乙烯的掃描電鏡圖片。
【具體實施方式】
[0017]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明，但并不能認(rèn)為本發(fā)明僅限于這些實施例中。
[0018]實施例1:將12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，2.0 g丙烯酸，60.0 mL無水乙醇，25.0 mL去離子水加入到250mL的三口燒瓶中，于油浴70°C，通N2的氣氛下攪拌30分鐘后加入0.65 g偶氮二異丁腈。反應(yīng)6h后靜置，分離，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，烘干。粒徑0.6微米左右(如附圖2所示)，形狀記憶狀轉(zhuǎn)變溫度為60°C。在70°C時，加以擠壓，微球變?yōu)楸馄綘?，降溫?0°C以下，微球可以保持為扁平狀；當(dāng)溫度再次升高到60°C以上時，微球可以由扁平狀回復(fù)到球狀。65°C時，約15秒左右可以完全恢復(fù)，70°C時，約10秒左右可以完全恢復(fù)到球狀。
[0019]實施例2:將12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，1.5 g甲基丙烯酸，80.0 mL無水乙醇，25.0 mL去離子水加入到250mL的三口燒瓶中，于油浴75°C，通N2的氣氛下攪拌30分鐘后加入0.65 g偶氮二異丁腈。反應(yīng)8h后靜置，分離，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，烘干。制得聚苯乙烯微粒粒徑1微米左右，形狀記憶狀轉(zhuǎn)變溫度為75°C。
[0020]實施例3:將12.0 g苯乙烯，1.0 g聚乙烯吡咯烷酮，1.5 g甲基丙烯酸，100.0 mL無水乙醇，25.0 mL去離子水加入到250mL的三口燒瓶中，于油浴70°C，通N2的氣氛下攪拌20分鐘后加入0.65 g偶氮二異丁腈。反應(yīng)6h后靜置，分離，用乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，烘干。制得聚苯乙烯微粒粒徑0.5微米左右，形狀記憶狀轉(zhuǎn)變溫度為72°C。
【主權(quán)項】
1.一種形狀記憶聚苯乙烯微球，其特征在于，粒徑在0.1-5微米之間，分散性良好，具有形狀記憶功能:高溫下受到外力作用，微球發(fā)生形變成扁平或橢球狀；溫度降低后，微球固定為形變后形狀；再次升高溫度，微球可以回復(fù)到原來球狀。2.一種形狀記憶聚苯乙烯微球的制備方法，其特征在于，步驟如下: (1)將分散劑、苯乙烯單體和交聯(lián)劑加入到介質(zhì)中，通入氮氣，攪拌； (2)加熱升溫至，加入引發(fā)劑，在恒溫條件下持續(xù)攪拌，得到形狀記憶聚苯乙烯微球； (3)靜置，沉淀，分離；分別使用乙醇和水清洗微球。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述介質(zhì)為乙醇和水。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯基吡咯烷酮或烷基酚聚氧乙烯醚-10，優(yōu)選聚乙烯基吡咯烷酮。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過氧化乙酰和過氧化環(huán)己酮中的一種或幾種，優(yōu)選為偶氮二異丁腈。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸酯中的一種或幾種，優(yōu)選為甲基丙烯酸。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)通入氮氣20-40分鐘(優(yōu)選25-35 分鐘)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)攪拌10-20分鐘(優(yōu)選15-18分鐘)。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)加熱升溫至60-80°C(優(yōu)選加熱升溫至70-75°C)。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)在恒溫條件下持續(xù)攪拌5-10小時(優(yōu)選在恒溫條件下持續(xù)攪拌7-9小時)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種形狀記憶聚苯乙烯微球及其制備方法。涉及形狀記憶聚苯乙烯微球，提供一種粒徑可控，分散性良好，具有形狀記憶功能的聚苯乙烯微球合成方法。該微球在形狀記憶轉(zhuǎn)變溫度以上受到外力作用發(fā)生形變，降溫后形成臨時形狀并在外力撤去后保持這種臨時形狀，當(dāng)溫度再次升高后回復(fù)到原來的形狀。所述合成方法包括：將分散劑、苯乙烯單體和交聯(lián)劑加入到介質(zhì)中，通入氮氣，攪拌；加熱升溫，加入引發(fā)劑，在恒溫條件下持續(xù)攪拌，得到形狀記憶聚苯乙烯微球；分離后分別使用乙醇和水清洗微球。可以合成出粒徑可控，形狀記憶轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)的聚苯乙烯微球。
【IPC分類】C08F212/08, C08F220/06
【公開號】CN105330781
【申請?zhí)枴緾N201510904238
【發(fā)明人】趙利民, 尹貽彬, 賈正峰, 王利平
【申請人】聊城大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月9日