一種聚合物微膠囊的製備方法與流程
2024-03-26 03:14:05
本發明涉及一種聚合物微膠囊的製備方法，具體涉及以同時具有表面活性和引發單體聚合功能的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯為大分子乳化劑和引發劑，在不額外加入小分子乳化劑和引發劑的條件下，引發疏水性單體聚合，得到聚合物微膠囊。
背景技術：
聚合物微膠囊能保護物質免受環境影響，改變物質表面性能，隔離活性成分，降低揮發性和毒性，控制可持續釋放等多種作用，在醫藥、食品、化妝品、塗料、農藥、添加劑等多個領域有廣泛的應用。依據成囊機理和條件，聚合物微膠囊的製備方法可分為模板法、層層自組裝法、復凝聚法、噴霧乾燥法、界面聚合法、相分離法和原位聚合法等。
上述製備方法中，界面聚合法、相分離法和原位聚合法因廣泛的單體適用性而被用於製備粒徑從幾十納米到上百微米的聚合物微膠囊。界面聚合法的原理是將兩種活性單體分別溶解在互不相溶的溶劑中，當一種溶液被分散在另一種溶液中時，兩相溶液中的單體在相界面發生聚合反應形成膠囊。該方法需要在單體的種類、濃度以及兩相溶劑的配比等方面進行精心的設計和選擇，因此限制條件較多，不易製備多品種的聚合物微膠囊。相分離法是將微膠囊的芯材與壁材共溶於有機溶劑並在水中乳化形成乳液，通過溶劑揮發過程中芯材與壁材之間的相分離，製得多種形貌的微膠囊。但是，該方法需要使用大量的有機溶劑，在揮發過程中會造成嚴重的環境汙染。原位聚合法是以作為芯材的反應性單體或其可溶性預聚體與引發劑為分散相，通過在水中加入表面活性劑將分散相乳化，芯材中的單體或預聚體聚合後形成的聚合物因與單體或預聚體不相容而發生相分離形成微膠囊。該方法的不足之處在於需要使用大量的表面活性劑和引發劑，體系較為複雜。
技術實現要素：
要解決的技術問題
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種聚合物微膠囊的製備方法。
技術方案
一種聚合物微膠囊的製備方法，其特徵在於步驟如下：
步驟1：將具有表面活性和引發單體聚合功能的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、疏水性單體和水按質量比為0.1～1:1～10:10～100的比例混合後乳化1～30分鐘得到水包油乳液；
步驟2：然後加熱至60～100℃以引發單體的聚合反應，保溫2～24小時後結束反應；
步驟3：用水清洗反應後的乳液以除去未反應的單體、溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚合物微膠囊。
所述疏水性單體為苯乙烯、4-羥甲基苯乙烯、4-氯甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇或二丙烯酸乙二醇酯。
有益效果
本發明提出的一種聚合物微膠囊的製備方法，利用同時具有表面活性和引發單體聚合功能的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯為大分子乳化劑和引發劑，在加熱條件下引發疏水性單體的聚合，得到聚合物微膠囊。與現有的聚合物微膠囊製備方法相比，無需加入額外的小分子乳化劑和引發劑等，體系和製備工藝簡單，後處理簡便，通用性強，成本較低，適合工業化大規模生產。
本發明所涉及的聚合物微膠囊製備方法屬於原位聚合法，優勢之處在於引入同時具有表面活性和引發單體聚合功能的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯為大分子乳化劑和引發劑，在不額外加入小分子乳化劑和引發劑的條件下，即可引發疏水性單體聚合，得到聚合物微膠囊。該方法體系和製備工藝簡單，後處理簡便，通用性強，成本較低，適合工業化大規模生產。
附圖說明
圖1：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發甲基丙烯酸甲酯所得聚合物微膠囊的掃描電鏡照片。
圖2：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發二乙烯基苯所得聚合物微膠囊的掃描電鏡照片。
具體實施方式
現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：
實施例1：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發苯乙烯聚合製備聚合物微膠囊
將6g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g苯乙烯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化10分鐘，加熱至60℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的苯乙烯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚苯乙烯微膠囊。
實施例2：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發二乙烯基苯聚合製備聚合物微膠囊
將4g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g二乙烯基苯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化10分鐘，加熱至70℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的二乙烯基苯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚二乙烯基苯微膠囊。
實施例3：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發4-羥甲基苯乙烯聚合製備聚合物微膠囊
將4g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g 4-羥甲基苯乙烯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化30分鐘，加熱至70℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的4-羥甲基苯乙烯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚(4-羥甲基苯乙烯)微膠囊。
實施例4：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發4-氯甲基苯乙烯聚合製備聚合物微膠囊
將6g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、60g 4-氯甲基苯乙烯單體、150g水混合後，於室溫攪拌乳化30分鐘，加熱至80℃，反應10小時後，用水充分清洗除去未聚合的4-氯甲基苯乙烯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚(4-氯甲基苯乙烯)微膠囊。
實施例5：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發甲基丙烯酸甲酯聚合製備聚合物微膠囊
將8g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g甲基丙烯酸甲酯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化30分鐘，加熱至60℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的甲基丙烯酸甲酯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚甲基丙烯酸甲酯微膠囊。
實施例6：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發甲基丙烯酸丁酯聚合製備聚合物微膠囊
將4g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g甲基丙烯酸丁酯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化20分鐘，加熱至60℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的甲基丙烯酸丁酯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚甲基丙烯酸丁酯微膠囊。
實施例7：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發二丙烯酸乙二醇酯聚合製備聚合物微膠囊
將4g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、40g二丙烯酸乙二醇酯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化20分鐘，加熱至70℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的二丙烯酸乙二醇酯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚二丙烯酸乙二醇酯微膠囊。
實施例8：聚甲基丙烯酸縮水甘油酯引發苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚合製備聚合物微膠囊
將6g聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、20g苯乙烯單體、20g甲基丙烯酸甲酯單體、100g水混合後，於室溫攪拌乳化10分鐘，加熱至60℃，反應12小時後，用水充分清洗除去未聚合的苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯及溶於水中的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，得到聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)微膠囊。