一种聚合物空心微球及其制备方法，采用乳液聚合工艺制备吸水性聚合物，然后利用核壳聚合制备出包覆吸水性聚合物的聚合物微球，通过聚合物微球表面的功能性单体的反应特性并通过喷雾干燥得到尺寸理想、内部包含有大量中空微球且中空微球内部为负压的聚合物空心微球。制备过程能耗低、易于控制、产品品种多，其空心微球粒径的大小可以控制，具有良好的尺寸适应性，稳定性高，生产效率高，没有废水废渣产生，也没有废气以及废水产生，污染少，环境保护效益显著。其聚合物空心微球具有良好的耐酸耐碱性能。适于在建筑建材及涂料等方面应用，并拥有广泛的应用前景和使用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚合材料及其制备方法，尤其是。技术背景在近几年的聚合研究中中空微球受到了广泛地关注,其原因是因为中空微球是一种具 有特殊结构的聚合物材料，粒子尺寸在微米到纳米之间，兼具空心、胶囊等特征于一身， 在生物、光、磁学以及核物理以及电子等方面具有广泛的应用前景。这种技术是近年来 的研究热点，至今主要制备聚合物中空微球的方法为模板法、自组装法以及乳液聚合法， 因为模板法和自组装法对环境条件要求很高,暂时还没有形成真正有实际操作意义上的 工艺，而乳液聚合法因为条件简便，容易实施而已形成较为成熟的工艺，但乳液聚合法 制备的中空微球粒径较小，在应用到建筑材料领域受到了制约。为了扩大中空微球的应 用领域，前人做了大量的工作，例如使用强酸刻蚀聚合物包覆的无机材料的方法；也有 的使用加热去除无机物包覆的聚合物的方法等等，但使用这样的方法都会产生大量的废 水和废渣，要么耗费大量的能源，在我国现今能源较为紧张、环境保护越来越重要的氛 围下显现出了一定的问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是克服现有微球制备方法能耗高，会产生废水和废渣以及空心 微球粒径较小的缺陷和不足，提供一种不产生废水废渣，能耗较小，粒径尺寸可以控制 的聚合物空心微球的制备方法。本专利技术的第二个目的是克服现有空心微球粒径较小，耐酸耐碱性较差的缺陷和不足， 提供一种粒径较大且微球内部为负压，耐酸耐碱和隔热保温性能好的聚合物空心微球。本专利技术实现第一个目的的技术方案是 一种粒径可控聚合物空心微球的制备方法， 包括以下步骤A. 种子乳液制备-将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸水性聚合物单体和共聚物单体，快速 搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到60-80'C,加入引发剂保温反应4-6小时得到种子 乳液，所述原料的重量份含量为 水 1500-2500 混合乳化剂 1. 5-2. 5吸水性聚合物单体 5-15 共聚物单体 4-6 引发剂 0. 5-1. 5;B. 吸水性核聚合物制备在60-80'C下，向种子乳液中缓慢滴加由吸水性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化 剂和水按组成的乳状液，充分反应1.5小时后加入碱性水溶液调节PH值为8-9，得到吸 水性核聚合物水分散液，所述乳状液中原料的重量份含量为水 140-180混合乳化剂 3-4吸水性聚合物单体 200-280共聚物单体 50-80;C. 制备聚合物外壳并引入功能性基团取1000份上述吸水性核聚合物水分散液，用1.5-2倍水将其稀释，然后在60-80'C 下，向其中滴加由共聚物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳 状液，反应1-2小时后，得到包覆吸水性聚合物微球的水溶液，所述外壳乳状液中原料的重量份含量为水 200-240混合乳化剂 3-5共聚物单体 300-400 带功能性基团的单体100-140;D. 界面聚合反应向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂1000-1500份，加入縮聚单体80-120份， 常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；E. 制备聚合物中空微球将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为100-120°C，出口温度20-60 'C进行喷雾干燥，得到聚合物空心微球；其中所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共 聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的 一种或两种以上的共聚物，所述的吸水性聚合物单体是甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯 酸甲酯和丙烯酸丁酯中的一种或两种以上的共聚物或共混物，所述的引发剂是过硫酸钾、 过硫酸铵，所述的功能性单体是带有氨基、羟基，羧基或酸酐基功能性基团的丙烯酸类 单体或不饱和单体，所述的缩聚单体是可以和上述功能性基团反应的单体或低聚物。本专利技术所述的乳化剂中非离子型乳化剂是OP系列或吐温系列或司班系列，离子型乳 化剂是阴离子乳化剂或阳离子乳化剂。本专利技术的非离子型乳化剂为OP-10或0P-15或0P-20，离子型乳化剂是十二烷基磺酸 钠或特种氨基硅油或十二烷基苯磺酸钠或十六垸基三甲基氯化铵。本专利技术所述的吸水性聚合物单体是甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯的共聚物。本专利技术所述的縮聚单体是含有异氰酸基团的单体或低聚物或是三聚氰胺类或环糊精 类的单体或低聚物。本专利技术所述的制备方法中所述步骤A中，所述原料的重量份含量为水2000，混合乳化剂1.8,吸水性聚合物单体10-15,共聚物单体5-6，引发剂1-1.5，其中混合乳化剂是OP-10和十二烷基磺 酸钠按重量份2: l的比例混合而成，吸水性聚合物单体是由甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯按 重量份5:1的比例混合而成，共聚物单体是甲基丙烯酸甲酯，引发剂是过硫酸钾所述步骤B中，所述乳状液中原料的重量份含量为水160，混合乳化剂3.6-4.5, 吸水性聚合物单体240-280，共聚物单体65-100，其中混合乳化剂是由OP-10和十二烷 基磺酸钠按重量份3: l的比例混合而成，吸水性聚合物单体是甲基丙烯酸，聚合物单体 是由苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯按重量份1: 1. 8-2. 2的比例混合而成；所述步骤C中，外壳乳状液中原料的重量份含量为水220-240，混合乳化剂 4-5,共聚物单体340-400，带功能性基团的单体120-140，其中混合乳化剂是由0P-10 和十二垸基磺酸钠按重量份3: l的比例混合而成，共聚物单体是由苯乙烯和甲基丙烯酸 甲酯按4: 0.8-1.2的比例混合而成，带功能性基团的单体是带有氨基、羟基，羧基或酸 酐基功能性基团的丙烯酸类单体或不饱和单体；所述步骤D中，加入的与水不混溶的溶剂是高级烷烃、垸基苯以及卤代烃，其中縮 聚单体为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯等二异氰酸酯类单体或低聚物。本专利技术所述与水不混溶的溶剂可以是环己烷、二甲苯、氯仿。本专利技术所述步骤B、步骤C中，乳化液和外壳乳化液的滴加速率为0. 6-0. 8毫升/分。本专利技术还可以在步骤E中，喷雾干燥器的入口热风温度为115'C，出口温度40'C。本专利技术实现第二个目的的技术方案是 一种按照上述制备方法所制备的聚合物空心 微球。本专利技术的有益效果是采用了工艺稳定重现性好的乳液聚合工艺制备吸水性聚合物， 然后利用核壳聚合制备出包覆吸水性聚合物的聚合物微球，通过聚合物微球表面的功能 性单体的反应特性制备出了聚合物空心微球，并通过调节喷雾干燥工艺，使干燥过程中存留在吸水性聚合物中的水分受热变为蒸汽，核壳聚合物内部蒸汽压变大，同时外壳聚 合物受热间隙变大，两个过程的综合作用使聚合物微球内部的水分挥发出去，同时随着 颗粒环境温度的降低，外壳聚合物的间隙变小封闭，使得聚合物内部环境压强降低，整 体温度降低至室温的时候外壳聚合物间隙完全封闭，则聚合物内部压强变为负压。实现 了同时脱除水分和封闭表面微小孔洞的过程，从而得到尺寸理想、内部包含有大量中空微球且中空微球内部为负压的聚合物空心微球。在本专利技术的制备过程中所有投入的物料 全部参与反应，反应完毕后没有废水废渣产生，在最后的喷雾干燥过程中可以将溶剂以 及挥发的水分全部回收，也没有废气以及废水产生，因此环境保护效益显著。而且由于 本专利技术在外壳聚合物形成了交联聚合物，故其制备的聚合物空心微球具有良好的耐酸耐 碱性能。与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚合物空心微球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：Ａ．种子乳液制备：将混合乳化剂混入水中搅拌均匀，然后加入吸水性聚合物单体和共聚物单体，快速搅拌，使其单体充分乳化，然后升温到６０－８０℃，加入引发剂保温反应４－６小时得到种子乳液，所述原料的重量份含量为：水１５００－２５００混合乳化剂１．５－２．５吸水性聚合物单体５－１５共聚物单体４－６引发剂０．５－１．５；Ｂ．吸水性核聚合物制备：在６０－８０℃下，向种子乳液中缓慢滴加由吸水性聚合物单体、共聚物单体、混合乳化剂和水按组成的乳状液，充分反应１．５小时后加入碱性水溶液调节ＰＨ值为８－９，得到吸水性核聚合物水分散液，所述乳状液中原料的重量份含量为：水１４０－１８０混合乳化剂３－４吸水性聚合物单体２００－２８０共聚物单体５０－８０；Ｃ．制备聚合物外壳并引入功能性基团：取１０００份上述吸水性核聚合物水分散液，用１．５－２倍水将其稀释，然后在６０－８０℃下，向其中滴加由共聚物单体、带功能性基团的单体、混合乳化剂和水所组成的外壳乳状液，反应１－２小时后，得到包覆吸水性聚合物微球的水溶液，所述外壳乳状液中原料的重量份含量为：水２００－２４０混合乳化剂３－５共聚物单体３００－４００带功能性基团的单体１００－１４０；Ｄ．界面聚合反应：向上述水溶液中加入与水完全不混溶的溶剂１０００－１５００份，加入缩聚单体８０－１２０份，常温下进行界面聚合反应，经红外测试不见活性基团存在后即反应结束；Ｅ．制备聚合物空心微球：将前述反应产物送入喷雾干燥器中，控制入口热风温度为１００－１２０℃，出口温度２０－６０℃进行喷雾干燥，得到聚合物空心微球；其中：所述的混合乳化剂是由非离子型乳化剂与离子型乳化剂复配而成，所述的共聚物单体是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡啶、醋酸乙烯酯和聚乙烯吡硌烷酮中的一种或两种以上的共聚物，所述的吸水性聚合物单体是甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯中的一种或两种以上的共聚物或共混物，所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵，所述的功能性单体是带有氨基、羟基，羧基或酸酐基功能性基团的丙烯酸类单体或不饱和单体，所述的缩聚单体是可以和上述功能性基团反应的单体或低聚物。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：金小刚，
申请(专利权)人：金小刚，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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