一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球及其制备方法。制备步骤包括：（1）制备单体乳液；（2）伽马射线辐射乳液聚合，吸收剂量在12kGy~24kGy之间；（3）磷酸与偏铝酸钠反应，在乳胶粒表面包覆氢氧化铝；（4）与磷酸反应，将乳胶粒表面的氢氧化铝转化为磷酸二氢铝，（5）分阶段煅烧，将磷酸二氢铝缩合成三聚磷酸铝，得到聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。微球直径在0.25μm~2μm之间，“核”直径在0.2μm~1μm之间。

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球及其制备方法
本专利技术涉及有机无机复合微球及其制备方法，具体涉及一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球及其制备方法。该复合微球可用于制备无毒防腐蚀白色颜料、碱金属硅酸盐的硬化剂、碱性气体吸附剂以及一些重要化学反应的催化剂。
技术介绍
核壳结构有机/无机复合微球可以分为两类,一类以无机材料为核、高分子材料为壳，另一类高分子材料为核、无机材料为壳。核壳结构因组成、大小和结构排列的不同而具有独特的光、电和化学等特性,备受关注。三聚磷酸铝（AlH2P3O10）是一种缩合型化合物，水中溶解度很低，呈弱酸性，对碱金属离子、铵离子等有交换能力，对碱性气体有选择性吸附能力；还能释放螯合能力很强的三聚磷酸根离子（P3O105-），能与各种金属离子形成螯合物，能在金属表面形成性能稳定的保护膜。但是，三聚磷酸铝硬度比较大，不易机械粉碎，不易得到超细微粒。如果把三聚磷酸铝制成超细微粒，会显著提高其表面积，提高对碱金属离子、铵离子等的交换容量，缩短达到交换平衡的时间；作为除臭剂使用，也会显著提高对氨类碱性气体的吸附量和吸附速度。目前关于核壳结构复合微球的文献有很多，但关于三聚磷酸铝复合微球还未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球，所述复合微球具有“核/壳”结构，所述“核”是交联聚苯乙烯，所述“壳”是三聚磷酸铝，其中微球直径在0.25μm~2μm之间，“核”直径在0.2μm~1.5μm之间。另外，本专利技术还提供了所述一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球的制备方法。首先配制单体乳液，然后进行伽马射线辐射乳液聚合，得到聚苯乙烯乳液；再将氢氧化铝沉积到乳胶粒表面，随后将氢氧化铝转化为磷酸二氢铝，进而煅烧，得到聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。包括以下步骤：（1）将混合单体、乳化剂加入到去离子水中，高速搅拌形成单体乳液；其中所述混合单体占乳液总量的20%~40%，水占乳液总量的60%~80%，乳化剂占单体总量的0.1%~5%；其中，所述混合单体是由85%~97%苯乙烯、3%~15%二乙烯基苯、0~1%三烯丙基异氰尿酸酯组成，所述乳化剂是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种，所述引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸钠/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉中的一种；（2）将单体乳液置于伽马射线辐射场中进行辐照乳液聚合，吸收剂量在10kGy~50kGy之间，得到O/W型聚苯乙烯乳液；（3）取磷酸和偏铝酸钠，其中磷酸、偏铝酸钠与步骤（1）中混合单体的重量比是0.68~4.3:0.56~3.58:1；将磷酸溶于混合溶剂中，其中磷酸与混合溶剂的重量比是1:17；将偏铝酸钠溶于混合溶剂中，其中偏铝酸钠与混合溶剂的重量比是1:14；然后将含磷酸的溶液加入到O/W型聚苯乙烯乳液中，剧烈搅拌下再加入含偏铝酸钠的溶液；搅拌1h~4h后，旋蒸、无水乙醇洗涤3次，50℃~80℃真空干燥至恒重，得到聚苯乙烯/氢氧化铝粉；其中，所述混合溶剂由烷烃、脂肪醇、非离子型表面活性剂、去离子水配制，其中各组分重量比是7~11:1:1:10~30；所述烷烃是C5~C10烷烃，所述脂肪醇是C5~C10脂肪醇，所述非离子型表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚；（4）把聚苯乙烯/氢氧化铝粉加入到磷酸水溶液中，搅拌1h~3h后，在50℃~80℃下干燥至恒重，研磨，得到聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉；其中，磷酸与聚苯乙烯/氢氧化铝粉的重量比是2~4:1；（5）把聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉放入马弗炉中，190℃~210℃下煅烧2h，然后290℃~310℃下煅烧2h，研磨，得到聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。通过本专利技术技术方案的实施可以制备一种粒径在0.25μm~2μm之间的聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。本专利技术技术方案简单，复合微球粒径均一，粒径分布窄。具体实施方法实施例1将2g十二烷基苯磺酸钠溶解到73g去离子水中，然后在快速搅拌下加入23.75g苯乙烯、1.13g二乙烯基苯和0.12g三烯丙基异氰尿酸酯，形成单体乳液。将单体乳液转移到60Co伽马射线辐射场中进行辐照，剂量率30Gy/min，吸收剂量20kGy，得到O/W型聚苯乙烯乳液。高速搅拌下将356g正辛烷、35.6g正辛醇、35.6g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9和15.68g磷酸加入到1000g去离子水中，混合均匀，形成透明液体；高速搅拌下将356g正辛烷、35.6g正辛醇、35.6g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9和13.12g偏铝酸钠加入到1000g去离子水中，混合均匀，形成透明液体。在搅拌下将含磷酸的透明液体加入到O/W型聚苯乙烯乳液中；30min后，在剧烈搅拌下加入含偏铝酸钠的透明液体，反应2h后停止搅拌。静置2h后，旋蒸，用100ml乙醇洗涤3次，60℃真空干燥至恒重，得到聚苯乙烯/氢氧化铝粉。将聚苯乙烯/氢氧化铝粉和47g磷酸加入到500g去离子水中，搅拌，反应2h，110℃至恒重，研磨，得到聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉。把聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉放入马弗炉中，200℃下煅烧2h，然后300℃下煅烧2h，研磨，得到聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。微球平均粒径0.82μm，核平均直径0.55μm。实施例2将3g十二烷基硫酸钠溶解到90g去离子水中，然后在快速搅拌下加入31.5g苯乙烯、3.33g二乙烯基苯和0.17g三烯丙基异氰尿酸酯，形成单体乳液。将单体乳液转移到60Co伽马射线辐射场中进行辐照，剂量率20Gy/min，吸收剂量15kGy，得到O/W型聚苯乙烯乳液。高速搅拌下将380g正辛烷、38g正辛醇、38g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5和29.19g磷酸加入到1000g去离子水中，混合均匀，形成透明液体；高速搅拌下将380g正丁烷、38g正丁醇、38g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5和24.43g偏铝酸钠加入到1000g去离子水中，混合均匀，形成透明液体。在搅拌下将含磷酸的透明液体加入到O/W型聚苯乙烯乳液中；30min后，在剧烈搅拌下加入含偏铝酸钠的透明液体，反应2h后停止搅拌。静置2h后，旋蒸，用100ml乙醇洗涤3次，60℃真空干燥至恒重，得到聚苯乙烯/氢氧化铝粉。将聚苯乙烯/氢氧化铝粉和87.57g磷酸加入到500g去离子水中，搅拌，反应2h，110℃至恒重，研磨，得到聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉。把聚苯乙烯/磷酸二氢铝粉放入马弗炉中，200℃下煅烧2.5h，然后300℃下煅烧2.5h，研磨，得到聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球。微球平均粒径1.55μm，核平均直径0.75μm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球，特征在于具有“核/壳”结构，所述“核”是交联聚苯乙烯，所述“壳”是三聚磷酸铝，其中微球直径在0.25μm~2μm之间，“核”直径在0.2μm~1.5μm之间。

【技术特征摘要】
1.一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球，特征在于具有“核/壳”结构，所述“核”是交联聚苯乙烯，所述“壳”是三聚磷酸铝，其中微球直径在0.25μm~2μm之间，“核”直径在0.2μm~1.5μm之间。2.如权利要求1所述的一种聚苯乙烯/三聚磷酸铝复合微球，特征在于其制备方法包括以下步骤：（1）将混合单体、乳化剂加入到去离子水中，高速搅拌形成单体乳液；其中所述混合单体占乳液总量的20%~40%，水占乳液总量的60%~80%，乳化剂占单体总量的0.1%~5%；其中，所述混合单体是由85%~97%苯乙烯、3%~15%二乙烯基苯、0~1%三烯丙基异氰尿酸酯组成，所述乳化剂是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种，所述引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵/亚硫酸氢钠、过硫酸钾/亚硫酸氢钠、过硫酸钠/亚硫酸氢钠、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丙基咪唑啉中的一种；（2）将单体乳液置于伽马射线辐射场中进行辐照乳液聚合，吸收剂量在10kGy~50kGy之间，得到O/W型聚苯乙烯乳液；（3）取磷酸和偏铝酸钠，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟强，郑红娟，赵志伟，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41