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多孔功能聚合物微球在色谱、化妆品、生物医学、特种颜料和涂料等领域有广泛的应用,其制备方法主要有悬浮聚合、种子溶胀法、酸碱分步处理法。悬浮聚合可得到粒径范围为50μm到1mm的粒子,但孔径、粒径尺寸分布较宽,一般要经过分级处理才能使用。种子溶胀法是目前研究最多的制备多孔聚合物微球的良好方法,但其步骤比较繁琐,需时较长。
本文根据多孔微球在制备方法、孔结构方面的存在的问题,提出两种实验方案:一种是蒸馏沉淀聚合合成含硅原子的微球,而后刻蚀掉其中硅原子得到具原子级孔径的多孔微球;一种是是采用小粒径微球做制孔剂,通过自组装、包裹、刻蚀得到大孔微球。
以硅烷偶联剂甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)为单体,DVB为交联剂,通过典型的蒸馏沉淀聚合制备Poly(DVB-co-MPS)二元含硅微球;而后加入4-VPy做为共聚单体,DVB为交联剂,采用相同蒸馏沉淀聚合方法制备了Poly(DVB-co-4VPy-co-MPS)三元微球;最后用HF对二元和三元微球进行刻蚀,移去微球中的硅原子得到微孔结构多孔微球;对所得微球进行表征,确定了制得含硅微球可加入的MPS体积分数,二元为40%,三元为30%。
蒸馏沉淀聚合制备了Poly(DVB-co-4VPy)核微球、聚丙烯酸冠微球,通过吡啶基和羧基之间的氢键自组装得到树莓状结构核-冠微球,而后通过沉淀聚合包裹所得核-冠微球,最后用氢氧化钠醇溶液移去聚丙烯酸微球得到大孔微球。同时用溶胶-凝胶法制备了SiO2冠微球,通过Poly(DVB-co-4VPy)核微球与冠微球之间的静电自组装得到核冠结构微球,而后用相同的方法对其进行包裹,最后用HF刻蚀掉其中SiO2冠微球得到大孔微球。
用微球做制孔剂而后刻蚀得到大孔微球,制备过程为四步克服了种子聚合的繁琐制备步骤,同时避免了所得微球粒径、孔径分布较宽的缺陷,得到了孔径均一、粒径可控的大孔微球。