一種親水自潤(rùn)滑微球及其制備方法與應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種親水自潤(rùn)滑微球及其制備方法與應(yīng)用，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：80～99％的苯乙烯?丙烯酰胺共聚物微球、0.5～20％的磺化石墨烯；納米顆粒的粒徑200nm～50μm。本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)苯乙烯/丙烯酰胺共聚微球基體尺寸可控，適用面廣，可以構(gòu)建不同尺度的微球結(jié)構(gòu)；(2)采用磺化石墨烯與苯乙烯/丙烯酰胺共聚微球通過(guò)自組裝復(fù)合，微球表面的親水基團(tuán)與表層的磺化石墨烯協(xié)同作用，具有更加優(yōu)越的潤(rùn)滑和親水效果，且耐磨性、持久性更加突出；(3)水性自潤(rùn)滑材料，具有安全環(huán)保的特點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種親水自潤(rùn)滑微球及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種功能微球，具體的說(shuō)是一種親水自潤(rùn)滑微球及其制備方法與應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 自潤(rùn)滑功能材料是復(fù)合材料、功能涂料、復(fù)合薄膜等領(lǐng)域的重要原料，對(duì)保持表面 清潔、防粘污、離型具有重要作用。其中親水自潤(rùn)滑技術(shù)是通過(guò)保持物體表面的持續(xù)親水 性，使用表面污染物容易被水沖刷，從而具有自清潔的功能。常規(guī)途徑是通過(guò)提高表面親水 基團(tuán)密度，如羥基、羧基、氨基等，或者表面活性劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是該類(lèi)自潤(rùn)滑材料存在的最大 難題是持續(xù)親水性，由于聚合物自身耐磨性差，在持續(xù)接觸表面造成較大摩擦磨損，從而失 效。石墨材料本身是一種非常優(yōu)秀的固態(tài)潤(rùn)滑材料，甚至是很多高溫潤(rùn)滑材料的唯一選擇。 但石墨本身C-C共價(jià)鍵使其成為一種典型的疏水材料，無(wú)法與親水基體獲得良好的復(fù)合，且 本身過(guò)大的尺度也無(wú)法大量作為填充材料使用。因此，開(kāi)發(fā)高性能親水自潤(rùn)滑材料依然具 有很大挑戰(zhàn)性。
[0003] 石墨烯可以看作是單層或少層的石墨材料，其具備石墨的優(yōu)異潤(rùn)滑特性，尤其是 當(dāng)使其表面功能化大量親水基團(tuán)之后，其親水分散性將大大提高。尤其結(jié)合表面豐富的羥 基、磺酸根后，石墨烯兼具有超強(qiáng)的耐磨潤(rùn)滑性，同時(shí)具有優(yōu)越的親水性。因此，氧化石墨烯 和磺化石墨烯，將在固態(tài)自潤(rùn)滑材料中具有重要應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種親水自潤(rùn)滑微球及其制備方法與應(yīng)用。
[0005] -種親水自潤(rùn)滑微球，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
[0006] 苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球80~99 %
[0007] 磺化石墨烯0.5~20%;
[0008] 其中苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球由苯乙烯單體和丙烯酰胺類(lèi)單體共聚而成，二 者比例為20:1~5:2，苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球的粒徑200nm~50μπι。
[0009] -種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，所述方法步驟如下：
[0010]步驟一:在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙 烯單體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0011] 步驟二：同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，攪拌， 加熱升溫至指定溫度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0012] 步驟三:加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至回流溫度，反應(yīng)結(jié)束 后冷卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0013] 步驟四：與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液；
[0014] 步驟五:待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫，在攪拌過(guò)程中，將磺化 石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球分散液， 利用磺化石墨烯與苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球靜電組裝，將磺化石墨烯包裹在微球表面；
[0015] 步驟六:經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥之后獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯 復(fù)合微球，即親水潤(rùn)滑微球粉體。
[0016] 本發(fā)明的親水潤(rùn)滑微球以苯乙烯與丙烯酰胺類(lèi)單體共聚物微球?yàn)楹诵?，磺化石?烯包裹組裝在其表面，形成一種核殼結(jié)構(gòu)。
[0017] 所述步驟一中丙烯酰胺類(lèi)單體可以是丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰 胺、N-辛基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨的任意一種和任 意比例組合，用量為苯乙烯單體總量的5~40% ;
[0018] 步驟一所述緩沖劑可以是碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀的任意一種或 者組合，用量為苯乙烯單體總量的〇. 01~1 % ;
[0019] 步驟一所述乳化劑可以是烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、聚 乙二醇、羥甲基纖維素、甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲 基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通的任意一種或兩種以上的組合，用量為苯乙 烯單體總量的0.5~5 %;
[0020] 步驟一所述攪拌速率為100~600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5~30分鐘。
[0021] 所述步驟二中引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨、偶氮二異丁氰、偶氮 二異丁酸二甲酯、偶氮二異庚腈、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化二 碳酸二環(huán)己脂、叔丁基過(guò)氧化氫中任意一種或組合，用量為苯乙烯單體總量的0.5~10%; [0022] 步驟二所述反應(yīng)溫度為50~70度，保溫30分鐘~2小時(shí)，單體滴加時(shí)間為10-50分 鐘。
[0023] 步驟三所述回流溫度是70~100度，時(shí)間10分鐘~2小時(shí)。
[0024]步驟四所述磺化石墨烯分散液濃度為1~40%的水分散液，可采用超聲、研磨、高 壓均質(zhì)、高速剪切等工藝實(shí)現(xiàn)分散，加入量為苯乙烯單體總量的1~20%。
[0025] 步驟五所述攪拌速度為100~500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘~5小時(shí)。
[0026] 步驟六所述分離工藝可以采用加入無(wú)機(jī)鹽破乳沉淀、離心分離、過(guò)濾的方法，優(yōu)選 為加入氯化鈉或者氯化鉀溶液破乳分離效率更高;所述洗滌工藝采用去離子水多次洗滌， 最后用乙醇洗滌，除去雜質(zhì)離子;所述干燥工藝可以采用真空干燥、噴霧干燥等，干燥溫度 40~70度。
[0027] -種親水自潤(rùn)滑微球在功能涂料、復(fù)合材料、功能薄膜的親水自潤(rùn)滑填料中的應(yīng) 用，所述功能涂料、復(fù)合材料、功能薄膜的親水自潤(rùn)滑填料與各種水性樹(shù)脂相容，獲得自清 潔、抗污、防粘連、防霧、防結(jié)冰的功能。
[0028] 本發(fā)明制成的材料具有優(yōu)異的水分散性，可與各種水性樹(shù)脂相兼容。該親水自潤(rùn) 滑微球可廣泛應(yīng)用于水性自潤(rùn)滑、自清潔、抗污、抗結(jié)冰、抗凝霧功能涂料，也可用各種樹(shù)脂 基復(fù)合材料、薄膜，獲得自潤(rùn)滑、抗粘連、離型等功能，具有耐磨、持久親水等優(yōu)勢(shì)，具有重要 的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
[0029] 與目前常用的親水自潤(rùn)滑填料相比，本發(fā)明采用表面富含氨基的丙烯酰共聚形成 正電性的微球，將磺化石墨烯組裝包裹在其表面，形成同時(shí)兼顧親水和潤(rùn)滑功能的微球。其 中的丙烯酰胺修飾的苯乙烯微球，具有尺寸可控，產(chǎn)率高的特點(diǎn)，能夠?yàn)楹罄m(xù)磺化石墨烯負(fù) 載提供便利。外層的磺化石墨烯所具有的豐富磺酸根，本身具有非常優(yōu)越的親水性，同時(shí)其 石墨烯結(jié)構(gòu)形成固態(tài)自潤(rùn)滑特性，使該復(fù)合微球具有比傳統(tǒng)填料更加優(yōu)越的潤(rùn)滑穩(wěn)定性， 耐磨性，可實(shí)現(xiàn)持久親水潤(rùn)滑，很好地解決了當(dāng)前親水潤(rùn)滑材料的不足。
[0030] 本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)：
[0031] (1)苯乙烯/丙烯酰胺共聚微球基體尺寸可控，試用面廣，可以構(gòu)建不同尺度的微 球結(jié)構(gòu)；
[0032] (2)采用磺化石墨烯與苯乙烯/丙烯酰胺共聚微球通過(guò)自組裝復(fù)合，表層的磺化石 墨烯具有更加優(yōu)越的潤(rùn)滑和親水效果；
[0033] (3)水性自潤(rùn)滑材料，具有安全環(huán)保的特點(diǎn)，具有巨大的市場(chǎng)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步闡述。
[0035] -種親水自潤(rùn)滑微球，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
[0036] 苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球80~99 %
[0037] 磺化石墨烯 0.5~20 %;
[0038]其中苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球由苯乙烯單體和丙烯酰胺類(lèi)單體共聚而成，二 者比例為20:1~5:2，苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球的粒徑200nm~50μπι。
[0039] -種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，所述方法步驟如下：
[0040] 步驟一:在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙 烯單體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0041] 步驟二：同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，攪拌， 加熱升溫至指定溫度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0042]步驟三:加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至回流溫度，反應(yīng)結(jié)束 后冷卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0043] 步驟四：與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液；
[0044] 步驟五:待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫，在攪拌過(guò)程中，將磺化 石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球分散液， 利用磺化石墨烯與苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球靜電組裝，將磺化石墨烯包裹在微球表面；
[0045] 步驟六:經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥之后獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯 復(fù)合微球，即親水潤(rùn)滑微球粉體。
[0046] 本發(fā)明的微球以苯乙烯與丙烯酰胺類(lèi)單體共聚物微球?yàn)楹诵?，磺化石墨烯包裹組 裝在其表面，形成一種核殼結(jié)構(gòu)。
[0047] 所述步驟一中丙烯酰胺類(lèi)單體可以是丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰 胺、N-辛基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨的任意一種和任 意比例組合，用量為苯乙烯單體總量的5~40% ;
[0048] 步驟一所述緩沖劑可以是碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀的任意一種或 者組合，用量為苯乙烯單體總量的〇. 01~1 % ;
[0049] 步驟一所述乳化劑可以是烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、聚 乙二醇、羥甲基纖維素、甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲 基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通的任意一種或兩種以上的組合，用量為苯乙 烯單體總量的0.5~5 %;
[0050] 步驟一所述攪拌速率為100~600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5~30分鐘。
[0051] 所述步驟二中引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨、偶氮二異丁氰、偶氮 二異丁酸二甲酯、偶氮二異庚腈、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化二 碳酸二環(huán)己脂、叔丁基過(guò)氧化氫中任意一種或組合，用量為苯乙烯單體總量的0.5~10%; [0052] 步驟二所述反應(yīng)溫度為50~70度，保溫30分鐘~2小時(shí)，單體滴加時(shí)間為10-50分 鐘。
[0053] 步驟三所述回流溫度是70~100度，時(shí)間10分鐘~2小時(shí)。
[0054]步驟四所述磺化石墨烯分散液濃度為1~40%的水分散液，可采用超聲、研磨、高 壓均質(zhì)、高速剪切等工藝實(shí)現(xiàn)分散，加入量為苯乙烯單體總量的1~20%。
[0055] 步驟五所述攪拌速度為100~500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘~5小時(shí)。
[0056] 步驟六所述分離工藝可以采用加入無(wú)機(jī)鹽破乳沉淀、離心分離、過(guò)濾的方法，優(yōu)選 為加入氯化鈉或者氯化鉀溶液破乳分離效率更高;所述洗滌工藝采用去離子水多次洗滌， 最后用乙醇洗滌，除去雜質(zhì)離子;所述干燥工藝可以采用真空干燥、噴霧干燥等，干燥溫度 40~70度。
[0057] -種親水自潤(rùn)滑微球在功能涂料、復(fù)合材料、功能薄膜的親水自潤(rùn)滑填料中的應(yīng) 用，所述功能涂料、復(fù)合材料、功能薄膜的親水自潤(rùn)滑填料與各種水性樹(shù)脂相容，獲得自清 潔、抗污、防粘連、防霧、防結(jié)冰的功能。
[0058]為了論證本發(fā)明的技術(shù)方案，特采用了以下實(shí)施例：
[0059] 實(shí)施例一：
[0060] 各種成分配比如下：
[0061]
[0062] (1)在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙烯單 體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0063] (2)同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，300轉(zhuǎn)/分鐘 攪拌，加熱升溫至60度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0064] (3)加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至80度回流，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0065] (4)與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液，濃度10% ;
[0066] (5)待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫附近，在300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌過(guò)程 中，將磺化石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微 球分散液；
[0067] (6)隨后加入0.1M的氯化鈉溶液破乳將微球析出沉淀，經(jīng)過(guò)濾，水和乙醇洗滌，40 度真空干燥3小時(shí)，獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球粉體，即親水潤(rùn) 滑微球粉體。
[0068]經(jīng)測(cè)試觀(guān)察，該微球直徑500nm左右。隨后將該親水自潤(rùn)滑微球粉體加入水性丙烯 酸樹(shù)脂中，制備得到自潤(rùn)滑親水涂料，滾涂涂敷在70um鋁箱上，經(jīng)140度烘烤固化，獲得自潤(rùn) 滑涂層，經(jīng)過(guò)測(cè)試，表面摩擦系數(shù)0.5，在水中浸泡200小時(shí)，親水角度15.2度上升至16.3度。 [0069] 實(shí)施例二：
[0070] 各種成分配比如下：
[0071]
[0072] (1)在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙烯單 體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0073] (2)同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，300轉(zhuǎn)/分鐘 攪拌，加熱升溫至60度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0074] (3)加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至80度回流，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0075] (4)與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液，濃度10% ;
[0076] (5)待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫附近，在300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌過(guò)程 中，將磺化石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微 球分散液；
[0077] (6)隨后加入0.1M的氯化鈉溶液破乳將微球析出沉淀，經(jīng)過(guò)濾，水和乙醇洗滌，40 度真空干燥3小時(shí)，獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球粉體，即親水潤(rùn) 滑微球粉體。
[0078]經(jīng)測(cè)試觀(guān)察，該微球直徑500nm左右。隨后將該親水自潤(rùn)滑微球粉體加入水性丙烯 酸樹(shù)脂中，制備得到自潤(rùn)滑親水涂料，滾涂涂敷在70um鋁箱上，經(jīng)140度烘烤固化，獲得自潤(rùn) 滑涂層，經(jīng)過(guò)測(cè)試，表面摩擦系數(shù)0.34，在水中流水浸泡200小時(shí)，親水角度12.5度上升至 13 · 5 度。
[0079] 實(shí)施例三：
[0080] 各種成分配比如下：
[0081]
[0082] (1)在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙烯單 體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0083] (2)同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，300轉(zhuǎn)/分鐘 攪拌，加熱升溫至60度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0084] (3)加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至80度回流，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0085] (4)與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液，濃度10% ;
[0086] (5)待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫附近，在300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌過(guò)程 中，將磺化石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微 球分散液；
[0087] (6)隨后加入0.1M的氯化鈉溶液破乳將微球析出沉淀，經(jīng)過(guò)濾，水和乙醇洗滌，40 度真空干燥3小時(shí)，獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球粉體，即親水潤(rùn) 滑微球粉體。
[0088]經(jīng)測(cè)試觀(guān)察，該微球直徑500nm左右。隨后將該親水自潤(rùn)滑微球粉體加入水性丙烯 酸樹(shù)脂中，制備得到自潤(rùn)滑親水涂料，滾涂涂敷在70um鋁箱上，經(jīng)140度烘烤固化，獲得自潤(rùn) 滑涂層，經(jīng)過(guò)測(cè)試，表面摩擦系數(shù)0.5,在水中流水浸泡200小時(shí)，親水角度由于15.6度上升 至18.7度。
[0089] 實(shí)施例四：
[0090] 反應(yīng)體系配方
[0091]
[0092] (1)在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙烯單 體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解；
[0093] (2)同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，300轉(zhuǎn)/分鐘 攪拌，加熱升溫至60度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體；
[0094] (3)加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至80度回流，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液；
[0095] (4)與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液，濃度10% ;
[0096] (5)待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫附近，在300轉(zhuǎn)/分鐘攪拌過(guò)程 中，將磺化石墨烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微 球分散液；
[0097] (6)隨后加入0.1M的氯化鈉溶液破乳將微球析出沉淀，經(jīng)過(guò)濾，水和乙醇洗滌，40 度真空干燥3小時(shí)，獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球粉體，即親水潤(rùn) 滑微球粉體。
[0098]經(jīng)測(cè)試觀(guān)察，該微球直徑500nm左右。隨后將該親水自潤(rùn)滑微球粉體加入水性丙烯 酸樹(shù)脂中，制備得到自潤(rùn)滑親水涂料，滾涂涂敷在70um鋁箱上，經(jīng)140度烘烤固化，獲得自潤(rùn) 滑涂層，經(jīng)過(guò)測(cè)試，表面摩擦系數(shù)0.5，在水中流水浸泡200小時(shí)，親水角度15度無(wú)明顯變化。
[0099] 對(duì)比實(shí)施例一，基本配方工藝與實(shí)施例一基本相同，區(qū)別是微球表面未組裝磺化 石墨烯，采用相同工藝制備得親水潤(rùn)滑涂層摩擦系數(shù)0.7,200小時(shí)流水浸泡。
[0100] 由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明具有更加優(yōu)越的潤(rùn)滑和親水效果，安全環(huán)保。
[0101] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界 定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種親水自潤(rùn)滑微球，其特征在于:包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分： 苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球80~99 % 磺化石墨烯 0.5~20 %; 其中苯乙烯-丙烯酰胺共聚物微球由苯乙烯單體和丙烯酰胺類(lèi)單體共聚而成，二者比 例為20:1~5:2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水自潤(rùn)滑微球，其特征在于：苯乙烯-丙烯酰胺共聚物 微球的粒徑200nm~50μηι。3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于： 所述方法步驟如下： 步驟一:在裝有溫度計(jì)和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化劑、緩沖劑、1/2的苯乙烯單 體和丙烯酰胺類(lèi)單體，溶于水中，待乳化劑全部溶解； 步驟二：同時(shí)將引發(fā)劑溶解于水中，將此溶解的一半倒入反應(yīng)的三口瓶中，攪拌，加熱 升溫至指定溫度，然后滴加剩余的苯乙烯和丙烯酰胺類(lèi)單體； 步驟三:加完后把余下的引發(fā)劑加入反應(yīng)的三口瓶中，加熱至回流溫度，反應(yīng)結(jié)束后冷 卻到50°C后即可結(jié)束合成過(guò)程，得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液； 步驟四：與此同時(shí)，將磺化石墨烯分散于水中，制備得到磺化石墨烯分散液； 步驟五:待苯乙烯-丙烯酰胺共聚微球分散液冷卻至室溫，在攪拌過(guò)程中，將磺化石墨 烯分散液加入其中，制備得到苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合微球分散液； 步驟六:經(jīng)過(guò)分離、洗滌、干燥之后獲得最終苯乙烯-丙烯酰胺共聚物/磺化石墨烯復(fù)合 微球，即親水潤(rùn)滑微球粉體。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:所述步驟一中 丙烯酰胺類(lèi)單體可以是丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-辛基丙烯酰胺、丙 烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨的任意一種和任意比例組合，用量為苯 乙烯單體總量的5~40 %; 步驟一所述緩沖劑可以是碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀的任意一種或者組 合，用量為苯乙烯單體總量的0.01~1% ; 步驟一所述乳化劑可以是烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙二 醇、羥甲基纖維素、甲基纖維素鈉、乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖 維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、曲拉通的任意一種或兩種以上的組合，用量為苯乙烯單 體總量的0.5~5 %; 步驟一所述攪拌速率為100~600轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5~30分鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:所述步驟二中 引發(fā)劑可以是過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨、偶氮二異丁氰、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二 異庚腈、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己脂、叔丁基過(guò) 氧化氫中任意一種或組合，用量為苯乙烯單體總量的0.5~10%; 步驟二所述反應(yīng)溫度為50~70度，保溫30分鐘~2小時(shí)，單體滴加時(shí)間為10-50分鐘。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:步驟三所述回 流溫度是70~100度，時(shí)間10分鐘~2小時(shí)。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:步驟四所述磺 化石墨烯分散液濃度為1~40%的水分散液，可采用超聲、研磨、高壓均質(zhì)、高速剪切等工藝 實(shí)現(xiàn)分散，加入量為苯乙烯單體總量的1~20%。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:步驟五所述攪 拌速度為100~500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌30分鐘~5小時(shí)。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種親水自潤(rùn)滑微球的制備方法，其特征在于:步驟六所述分 離工藝可以采用加入無(wú)機(jī)鹽破乳沉淀、離心分離、過(guò)濾的方法，優(yōu)選為加入氯化鈉或者氯化 鉀溶液破乳分離效率更高;所述洗滌工藝采用去離子水多次洗滌，最后用乙醇洗滌，除去雜 質(zhì)離子;所述干燥工藝可以采用真空干燥、噴霧干燥等，干燥溫度40~70度。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的一種親水自潤(rùn)滑微球在功能涂料、復(fù)合材料、功 能薄膜的親水自潤(rùn)滑填料中的應(yīng)用，其特征在于:所述功能涂料、復(fù)合材料、功能薄膜的親 水自潤(rùn)滑填料與各種水性樹(shù)脂相容，獲得自清潔、抗污、防粘連、防霧、防結(jié)冰的功能。
【文檔編號(hào)】C08F212/08GK106084530SQ201610397864
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】陳名海
【申請(qǐng)人】蕪湖海泰科新材料有限公司