一种疏水疏油高分子复合微球及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种疏水疏油复合微球及其制备方法。本发明专利技术以分散聚合法得到的新鲜的湿态热固性高分子微球为母球，通过用水溶性有机硅功能化改性热固性微球表面结构，得到一种内部为热固性高分子，外部为水溶性有机硅被层的疏水疏油高分子复合微球。本发明专利技术解决了当热固性微球的亲水性表面需要与具有疏水疏油的表面性质的基材匹配时，出现的结合度差、不能满足实际的应用的问题，制备方法简单，易于实现工业化，可以广泛地用于防污、光扩散，建材等领域。

A hydrophobic oil repellent polymer composite microsphere and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种疏水疏油高分子复合微球及其制备方法
本专利技术属于高分子微球领域，具体涉及一种疏水疏油高分子复合微球及其制备方法。
技术介绍
高分子微球粒径100纳米到数十微米，高度均一的单分散高分子微球可用于涂料、纸张表面涂层、化妆品等领域，将这些微球功能化后可用于药物缓释微胶囊、蛋白质分离层析等生物医药领域。蜜胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等热固性材质具有使用温度高、力学性能优异、制备方法简单高效、经济性高等优势，有良好的应用潜力。热固性高分子微球是缩聚产物，一般是用分散聚合的方法在水溶液中制备得到，由于极性分子结构及表面活性基团的存在，所得微球在水及极性体系中具有良好的分散性；但在实际应用中，当这些热固性微球的亲水性表面需要与具有疏水疏油的表面性质的基材匹配时，就会出现结合度差的问题，不能满足实际的应用，因此，特别需要对微球表面进行改性，使微球表面由亲水变为疏水疏油。目前，构建疏水疏油表面是个技术难题，大多疏水的表面并不疏油，文献报道主要集中于疏水材料的制备，较少有表面疏水疏油改性的报道，未见对热固性高分子微球疏水疏油改性的报道。另外，文献涉及的表面疏水疏油改性工艺路线通常原料成本高、所用设备昂贵、聚合工艺复杂、反应物不环保，不利于工业应用。
技术实现思路
针对现有热固性微球存在的上述问题，本专利技术改变热固性高分子微球亲水特性，提供一种疏水疏油复合微球及其制备方法，使母球表面由亲水变为疏水疏油，解决了现有热固性高分子微球在与具有疏水疏油的表面性质的基材匹配时出现的结合度差的问题，改善微球和基材之间的相容性。该方法工艺简单、环保、高效，易于工业化生产，具有良好的应用价值。本专利技术具体技术方案如下：一种疏水疏油高分子复合微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）称取湿态热固性高分子微球作为母球，加入去离子水超声分散，得到分散均匀的微球混合物；（2）配制水溶液，加入水溶性有机硅构成改性溶剂；（3）将步骤（1）中的分散均匀的微球混合物加入到步骤（2）所配制的改性溶剂中，水浴条件下磁力搅拌，沉降分离并干燥。进一步的，步骤（1）所述的母球是在水体系中通过用分散聚合法制备得到的新鲜的湿态热固性高分子微球。进一步的，步骤（1）所述的湿态热固性高分子微球是脲醛树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、双氰胺-甲醛树脂、苯胺-甲醛树脂中的一种或数种的组合，所述的湿态热固性高分子微球的固含量为35%-75%，该固含量范围可有效避免微球团聚，有利于实现全部微球再分散后的疏水疏油改性。进一步的，步骤（1）所述的去离子水加入量为湿态热固性高分子微球质量的4-35倍，以便湿态热固性高分子微球充分分散，避免团聚；超声分散的时间为10-60分钟，使前述体系中微球聚集物的弱团聚能破坏完全实现均匀分散，该时间范围保证分散效果，且避免时间过长超声导致已经分散完全的微球再次团聚。进一步的，步骤（2）所述水溶性有机硅在水溶液中的浓度为5-12%。进一步的，步骤（2）所述的水溶性有机硅包括甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中的一种或数种的组合。甲基硅酸钠、甲基硅酸钾具有优异的水溶性，同时其水解产物具有有机硅优异的低表面能特性，价廉经济性能优异；与常规的硅烷、硅醇、卤代硅烷等有机硅不同，此类水溶性有机硅溶液呈碱性，与热固性树脂的羟基、氨基等基团反应活性适中，在改性过程中会发生部分水解同时还能与热固性微球表面的活性基团反应，得到表面疏水疏油的微球产品。进一步的，步骤（3）中所述的步骤（2）所配制的改性溶剂的体积为步骤（1）中分散均匀的微球混合物体积的2-8倍。进一步的，步骤（3）所述的水浴温度为25-55℃，磁力搅拌的时间为15-50分钟。该体系的表面改性是水溶性有机硅部分水解同时与微球活性基团反应实现化学改性，化学反应的速率主要受温度影响，该水浴温度可保证反应速度，以及避免水溶性有机硅自身会水解聚合生成非微球的杂质。本专利技术还提供了一种疏水疏油高分子复合微球，其特征在于，所述复合微球内部为热固性高分子微球，外部为水溶性有机硅被层。进一步的，所述热固性高分子微球为脲醛树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、双氰胺-甲醛树脂、苯胺-甲醛树脂中的一种或数种的组合，所述水溶性有机硅为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中的一种或数种的组合，所述疏水疏油高分子复合微球直径为10微米以下。本专利技术获得的有益效果为：该复合微球以热固性微球为母球，在水体系中用水溶性有机硅结构中的硅醇基（Si—OH）与蜜胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等材质的微球表面羟基（—OH）反应，发生较强的相互键和甚至交联作用，形成Si—O—C键等化学键，制备得到一种以热固性微球为核、有机硅聚合物为壳的核-壳结构功能化改性的表面疏水疏油复合微球。母球表面由亲水变为疏水疏油，改善与其他树脂之间的相容性，避免了利用微球制备的材料在使用过程中因微球团聚而出现性能问题，同时保证材料有较高的使用温度，用于防污、LED光扩散、建材等领域，具有重要的工业价值。本专利技术提供的内部为热固性高分子微球，外部为有机硅被层的疏水疏油高分子复合微球属于首创性的专利技术创造。附图说明图1为实施例1备的表面疏水疏油高分子复合微球的光学显微镜照片；图2为实施例1制备的表面疏水疏油高分子复合微球的水接触角测试结果的照片；图3为实施例1制备的表面疏水疏油高分子复合微球的红外光谱图，其中，1、纯MF微球；2、甲基硅酸钠改性MF；3、纯有机硅。具体实施方式实施例1（1）称取5g分散聚合法制备得到新鲜湿态蜜胺树脂（MF）热固性高分子微球（固含量55%）为母球，加入100mL水超声分散30分钟，得分散均匀的微球混合物。（2）配制300mL水溶液，其中甲基硅酸钠30mL，构成改性溶剂；（3）将步骤（1）中的分散均匀的微球混合物加入到步骤（2）所配制的改性溶剂中，放入45℃水中水浴，同时磁力搅拌30分钟，沉降分离后干燥既得表面疏水疏油的MF高分子复合微球。实施例2（1）称取5g分散聚合制备得到新鲜湿态酚醛树脂热固性高分子微球（固含量75%）为母球，加入150mL水超声分散30分钟，得分散的微球混合物。（2）配制500mL水溶液，其中甲基硅酸钠60mL，构成改性溶剂；（3）将步骤1中的湿态微球加入到步骤2所配制的溶液中，加入45℃水中磁力搅拌45分钟，沉降分离后干燥既得表面疏水疏油的酚醛高分子复合微球。实施例3（1）称取5g分散聚合制备得到新鲜湿态脲醛树脂热固性高分子微球（固含量35%）为母球，加入50mL水超声分散20分钟，得分散的微球混合物。（2）配制300mL水溶液，其中甲基硅酸钾25mL，构成改性溶剂；（3）将步骤1中的湿态微球加入到步骤2所配制的溶液中，放入30℃水中磁力搅拌50分钟，沉降分离后干燥既得表面疏水疏油的脲醛高分子复合微球。实施例4（1）称取5g分散聚合制备得到新鲜湿态MF热固性高分子微球（固含量45%）为母球，加入50mL水超声分散50分钟，得分散的微球混合物。（2）配制400mL水溶液，其中甲基硅酸钾32mL，构成改性溶剂；（3）将步骤1中的湿态微球加入到步骤2所配制的溶液中，放入55℃水中磁力搅拌35分钟，沉降分离后干燥既得表面疏水疏油的MF高分子复合微球。实施例5（1）称取5g分散聚合制备得到新鲜湿态双氰胺-甲醛树脂热固性高分子微球（固含量60%）为母球，加入80mL水超声分散6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水疏油高分子复合微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：称取湿态热固性高分子微球作为母球，加入去离子水进行超声分散，得到分散均匀的微球混合物；配制水溶液，加入水溶性有机硅，构成改性溶剂；将步骤（1）中的微球混合物加入到步骤（2）所配制的改性溶剂中，水浴条件下磁力搅拌，沉降分离并干燥，得到疏水疏油高分子复合微球。

【技术特征摘要】
1.一种疏水疏油高分子复合微球的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：称取湿态热固性高分子微球作为母球，加入去离子水进行超声分散，得到分散均匀的微球混合物；配制水溶液，加入水溶性有机硅，构成改性溶剂；将步骤（1）中的微球混合物加入到步骤（2）所配制的改性溶剂中，水浴条件下磁力搅拌，沉降分离并干燥，得到疏水疏油高分子复合微球。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的母球是在水体系中通过用分散聚合法制备得到的新鲜的湿态热固性高分子微球。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的湿态热固性高分子微球是脲醛树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、双氰胺-甲醛树脂、苯胺-甲醛树脂中的一种或数种的组合，所述的湿态热固性高分子微球的固含量为35%-75%。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述的去离子水加入量为湿态热固性高分子微球质量的4-35倍，超声分散的时间为10-60分钟。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉安，王妍，杨雅珂，杨振誉，曹沈炀，陈汝健，范伟康，韩冰，赵世军，翟东力，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32