一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子及其制备方法。本发明专利技术纳米粒子为粒径100～500nm的单分散交联聚苯乙烯乳胶粒子，单分散性好(PDI＜0.1)，球形度高，表面修饰有高密度的同性电荷。该纳米粒子的制备方法为把通过聚合反应制备的乳胶粒子进行表面改性处理。采用本发明专利技术纳米粒子配制低浊度(≤100NTU)聚合物浊度标准溶液，具有稳定性好、贮存期长、无需冷藏、运输和使用方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，特别涉及一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子及其制备方法。
技术介绍
浊度为透明介质的清浊程度。在水质监测、食品饮料、卫生防疫、医药、能源等行业中，对水中含有的不溶性悬浮颗粒物质都有量的限定，表示该量的主要技术参数就是浊度。浊度仪就是用于测量浊度大小的仪器。浊度仪出厂前需要刻度，使用中需要定期检定，现场测量中需要绘制校准曲线，在同一行业的不同实验室之间对浊度测量水平进行考核比较，都需要浊度标准物质作为计量标准。目前国际上广泛使用的是等效采用国际标准ISO7072“水质浊度测量”中规定的方法配制而成的福尔马肼(Formazine)标准液。我国目前使用的是国家标准物质研究中心研制的标准值为400NTU的Formazine浊度标准物质。Formazine浊度标准液为硫酸肼水溶液与六次甲基四胺水溶液，在一定温度下反应生成的一种乳白色悬浊液。Formazine浊度标准液存在需避光、冷藏储存，运输和使用条件苛刻，易降解，稳定性差的问题。其合成原料硫酸肼有剧毒，六次甲基四胺有致癌性，对人体危害很大。此外，Formazine作为浊度计量标准尚存在以下不足：(1)悬浮颗粒形状不规则，颗粒尺寸和分布不易控制；(2)Formazine是不均匀的悬浮体系，由于粒子粒径较大，沉降速度快，在放置一段时间后，粒子会产生沉降而形成极大的浓度差异；(3)Formazine是不稳定的悬浮体系，使用时需摇匀，浊度量值受人为因素影响明显；(4)在存贮期量值易变，稳定性不好，特别是低浊度(≤100NTU)时，重复性不好，稳定性极差，必须现用现配。国家标准物质研究中心张文阁报道了，以苯乙烯单体通过聚合反应，在特定条件下，制取定值100、50、25和5NTU的聚苯乙烯乳胶粒子低浊度标准液。但该浊度标准液仍需于冰箱中冷藏保存，且稳定性差，只能稳定3个月。专利CN105571914A(一种浊度标准液及其配制方法)公开了一种纳米二氧化钛浊度标准液，但它为无机型浊度标准液，且浊度值高(200、500和1000NTU)，稳定性差(可室温保存30天)，需要现用现配。随着科技的迅速发展，浊度测量正向低浊度、高精度方向发展，Formazine浊度标准液在低浊度测量领域，已不能满足工业生产及科学研究的需要。因此，开发制备能够稳定一年以上的低浊度标准液成为我国浊度测量领域的当务之急。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子及其制备方法以解决目前低浊度值聚合物浊度标准物质稳定性差的问题。本专利技术提供了一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子的制备方法，所述方法包括：提供乳胶粒子；对所述乳胶粒子进行表面改性处理。进一步地，所述乳胶粒子通过聚合反应制备获得，制备乳胶粒子的步骤包括：向反应容器中加入去离子水、碳酸氢钠、苯乙烯、二乙烯基苯；升温至70～85℃，并保持该温度不变；按顺序加入对苯乙烯磺酸钠(SSS)和过硫酸钾；搅拌16～24h；经离心清洗、超声分散和烘干得到乳胶粒子。进一步地，去离子水、碳酸氢钠、苯乙烯、二乙烯基苯、对苯乙烯磺酸钠和过硫酸钾的质量配比为1000～3000：0.2～2.0：120～450：6～90：0.01～2.8：0.5～2.2。进一步地，所述对所述乳胶粒子进行表面改性处理包括修饰正电荷或修饰负电荷。进一步地，所述修饰负电荷的方法包括：制备乳胶粒子固含量0.1％～2％的去离子水悬浮液；加入占乳胶粒子质量的5％～30％的改性剂十二烷基硫酸钠(SDS)或对苯乙烯磺酸钠；温度50～70℃下搅拌8～24h；离心清洗、超声分散和烘干。进一步地，所述修饰正电荷的方法包括：制备乳胶粒子固含量0.1％～2％的无水乙醇悬浮液；加入占乳胶粒子质量的10％～50％的改性剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)；温度20～35℃下搅拌8～24h；离心清洗、超声分散和烘干。进一步地，所述悬浮液是通过机械搅拌和超声处理使所述乳胶粒子分散于去离子水或无水乙醇中得到的。本专利技术还提供了一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子。进一步地，所述聚合物浊度标准物质用纳米粒子为粒径100～500nm，密度1.05g/cm3且表面修饰高密度同性电荷的单分散交联聚苯乙烯乳胶粒子。进一步地，所述高密度同性电荷包括：负电荷Zeta电位在﹣60mV～﹣40mV；或正电荷Zeta电位在40mV～60mV。本专利技术的有益效果：本专利技术通过对聚合反应制备的乳胶粒子进行表面改性处理，得到表面包覆有大量同性电荷的纳米粒子，由于同性电荷间的静电斥力作用克服了粒子表面张力引起的引力作用，使得粒子不会发生团聚现象，大大提高了产品的稳定性。同时由于其密度与分散介质水的密度相近、粒子沉降速度慢，长期静置时浊度量值变化很小。可用于配制低浊度(≤100NTU)聚合物浊度标准溶液，具有稳定性好、贮存期长、无需冷藏、运输和使用方便的特点。本专利技术解决了目前低浊度值聚合物浊度标准物质普遍存在的需避光、冷藏储存，且稳定性差、贮存期短、必须现用现配的问题。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的聚合物浊度标准物质用纳米粒子的制备方法的流程图；图2是本专利技术实施例中乳胶粒子的制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例中表面修饰负电荷方法的流程图；图4是本专利技术实施例中表面修饰正电荷方法的流程图；图5是本专利技术实施例1聚合物浊度标准物质用纳米粒子的Zeta电位分布图；图6是本专利技术实施例2聚合物浊度标准物质用纳米粒子的粒径分布图；图7是本专利技术实施例3聚合物浊度标准物质用纳米粒子的扫描电镜照片；图8是本专利技术实施例4聚合物浊度标准物质用纳米粒子的Zeta电位分布图；图9是本专利技术实施例5聚合物浊度标准物质用纳米粒子的Zeta电位分布图；图10是本专利技术实施例1～4聚合物浊度标准溶液的稳定性测试图；图11是本专利技术实施例4～5聚合物浊度标准溶液的稳定性测试图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术所述聚合物浊度标准物质用纳米粒子的粒径和Zeta电位采用马尔文纳米粒度和Zeta电位分析仪ZetasizerNanoZS(型号ZEN3500)测量。本专利技术所述聚合物浊度标准溶液浊度及稳定性利用浊度仪(型号2100P，哈希HACH)测量。本专利技术所述聚合物浊度标准物质用纳米粒子的表面形貌利用场发射扫描电子显微镜(型号S4800，日立Hitachi)进行观察。图1是本专利技术实施例的聚合物浊度标准物质用纳米粒子的制备方法的流程图。如图1所示，所述方法包括如下步骤：步骤S100、提供乳胶粒子。其中，乳胶粒子可以直接通过购买来获得，也可以通过聚合反应自行制备。步骤S200、对所述乳胶粒子进行表面改性处理。改性目的为使所述乳胶粒子表面修饰有高密度的负电荷或正电荷。在步骤S100，聚合反应制备所述乳胶粒子的方法包括以下步骤，如图2所示：步骤S110、向反应容器中加入去离子水、碳酸氢钠、苯乙烯、二乙烯基苯。步骤S120、升温至70～85℃，并保持该温度不变。步骤S130、按顺序加入对苯乙烯磺酸钠和过硫酸钾。步骤S140、调节搅拌转速至120～360r/min，搅拌16～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供乳胶粒子；对所述乳胶粒子进行表面改性处理。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物浊度标准物质用纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供乳胶粒子；对所述乳胶粒子进行表面改性处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳胶粒子通过聚合反应制备获得，制备乳胶粒子的步骤包括：向反应容器中加入去离子水、碳酸氢钠、苯乙烯、二乙烯基苯；升温至70～85℃，并保持该温度不变；按顺序加入对苯乙烯磺酸钠和过硫酸钾；搅拌16～24h；经离心清洗、超声分散和烘干得到乳胶粒子。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，去离子水、碳酸氢钠、苯乙烯、二乙烯基苯、对苯乙烯磺酸钠和过硫酸钾的质量配比为1000～3000：0.2～2.0：120～450：6～90：0.01～2.8：0.5～2.2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述乳胶粒子进行表面改性处理包括修饰正电荷或修饰负电荷。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述修饰负电荷的方法包括：制备乳胶粒子固含量0.1％～2％的去离子水悬浮液；加入占乳胶粒子质量的5％～30％的改性剂十二烷基硫酸钠或对苯乙烯磺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳丽，杜兴科，慕建洲，窦晓亮，李蕴翔，李银，
申请(专利权)人：北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11