一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，包括：将聚α‑甲基苯乙烯溶解于氟苯中，作为油相；将阳离子型高分子有机盐水溶液和PVA水溶液以一定比例混合，形成均匀的混合水溶液，作为外水相；采用三个精密微量注射泵依次将超纯水、油相和外水相分别注入双重同轴乳粒发生器中的对应通道，制备水包油包水W1/O/W2的双重复合乳粒；将双重复合乳粒收集于装有外水相的旋蒸瓶中，在旋转蒸发仪上以25rpm～35rpm、加热温度30℃～40℃、固化时间96h～144h进行固化，得到微球；采用65～85℃纯水清洗固化完全的微球，采用乙醇置换内水相60～80h，放入烘箱，34～50℃干燥，获得高球形度、高表面质量的空心微球。

【技术实现步骤摘要】
一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法
本专利技术属于聚合物加工成型领域，具体涉及一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法。
技术介绍
作为未来一种清洁绿色新能源，可控核聚变已受到广泛的关注和研究，其中激光惯性约束聚变(ICF)是目前可控热核聚变领域的研究热点，备受欧美等先进国家的关注。在ICF物理实验中，GDP靶丸由于其各相同性、结构致密、可实现可见光波段光学测量与红外加热，是现今乃至未来的一种重要靶丸。因此，GDP微球的表面质量对ICF物理实验的结果起到决定性的影响。目前，GDP微球以一种可降解聚合物空心芯轴微球为模板，通过气相沉积在微球表面均匀涂覆一定厚度的GDP，再通过高温降解去除芯轴微球，最终获得空心的GDP靶丸。因此，芯轴微球的球形度、表面质量和降解残留直接决定GDP涂层的内外表面质量。通常，制备可降解空心微球采用乳粒微封装技术，内水相为纯水，油相采用聚α甲基苯乙烯(PAMS)/FB溶液，外水相为高分子稳定剂水溶液。作为未来能源靶的主要尺寸，微球直径大于2mm的芯轴微球制备技术已开展广泛研究，为了提高微球球形度和表面质量，国内外研究人员主要研究了外水相稳定剂的添加对微球质量的影响。其中，PAA水溶液为目前国内外制备该尺寸微球的首选外水相，由于其具有高的界面张力以及稳定性，可获得高球形度的芯轴微球。然而，PAA水溶液无法与无机盐很好的互溶，采用该外水相制备的微球表面质量差，表面有较多的缺陷，严重影响GDP涂层的表面质量。目前可用于制备满足需求的PAMS芯轴微球所采用的外水相种类较少的另一原因为外水相的添加不能影响后续PAMS芯轴微球的降解残留，高分子量的PVA与无机盐共混体系虽然可制备高球形度和表面质量的PAMS芯轴微球，但降解残留较多，不能应用于芯轴微球制备工艺中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚α-甲基苯乙烯溶解于氟苯中，作为油相；步骤二、将阳离子型高分子有机盐水溶液和PVA水溶液以一定比例混合，形成均匀的混合水溶液，作为外水相；步骤三、采用三个精密微量注射泵依次将超纯水、油相和外水相分别注入双重同轴乳粒发生器中的对应通道，制备水包油包水W1/O/W2的双重复合乳粒；步骤四、将双重复合乳粒收集于装有外水相的旋蒸瓶中，在旋转蒸发仪上以25rpm～35rpm、加热温度30℃～40℃、固化时间96h～144h进行固化，得到微球；步骤五、采用65～85℃纯水清洗固化完全的微球，采用乙醇置换内水相60～80h，放入烘箱，34～50℃干燥，获得高球形度、高表面质量的空心微球。优选的是，所述步骤一中，聚α-甲基苯乙烯在油相中的质量百分数为15wt％～20wt％。优选的是，所述步骤二中，阳离子型高分子有机盐水溶液的浓度为0.5wt％～0.8wt％；所述PVA水溶液的浓度为1.5wt％～2.5wt％；所述PVA水溶液为低分子量PVA水溶液，低分子量PVA的重均分子量为13000～23000。优选的是，所述步骤二中，阳离子型高分子有机盐水溶液与PVA水溶液的质量比为170:0.5～170:1.0。优选的是，所述步骤一中的聚α-甲基苯乙烯替换为聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚丙烯腈中的任意一种。优选的是，所述步骤一中的氟苯替换为苯、1,2-二氯乙烷或两者的共混溶液中的任意一种。优选的是，所述步骤二中，在外水相中加入浓度为0.1wt％～0.3wt％的水溶性离子液体溶液，所述水溶性离子液体溶液与阳离子型高分子有机盐水溶液的质量比为0.1～0.3:170；所述水溶性离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乳酸、1,3-二甲基咪唑硝酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的任意一种。优选的是，所述步骤三中，双重复合乳粒的最小内直径不小于1.9mm。优选的是，所述阳离子型高分子有机盐水溶液的制备方法为：按重量份，取15～20份菊粉加入120～150份70～80℃的水中，保温搅拌10～30min，得到菊粉溶液，在70～80℃的菊粉溶液中以120～150mL/min的速度通入臭氧，通入臭氧的时间为30～60min，通入臭氧结束后，采用二氧化碳激光器对菊粉溶液进行激光处理，然后用乙醇沉淀，烘干，得到降解菊粉；取降解菊粉3～5份加入超临界反应装置中，同时加入8～12份二烯丙基二甲基氯化铵、1～3份三甲胺基丙烯酸甲酯氯化铵和0.02～0.05份过硫酸铵，在装置密封后通入二氧化碳至25～35MPa、温度70～80℃的条件下搅拌反应1～3小时，泄压，将全部反应产物、3～5份十二烷基三甲基氯化铵和0.1～0.5份戊二醛加入密封容器中，并向密封容器中通入氮气使氮气饱和，密封，然后置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，处理完成后，沉淀，过滤，干燥；取干燥产物加入体积比为3:1的水和丙酮中，搅拌24h后超声60min，并采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液即阳离子型高分子有机盐水溶液。优选的是，所述二氧化碳激光器的激光功率为8～12W，波长10.6um，光斑直径1.5～2.5mm，二氧化碳激光器发射双脉冲，出光时间为90ms，间隔时间为90ms，单次脉冲能量为1～2.5kJ；所述辐照搅拌处理采用的辐照剂量率为200～300kGy/h，辐照剂量为300～600kGy，搅拌速度为100～150r/min。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术的制备高表面质量的可降解聚合物空心微球的方法通过在外水相中引入强阳离子型高分子有机盐，同时添加少量低分子量PVA提高双重乳粒的稳定性，改变强阳离子型高分子有机盐和PVA在水溶液中的含量，一方面提高了高球形度大尺寸空心微球的产率，另一方面有效改善了微球表面质量，且不影响芯轴微球的降解残留量，弥补了目前微球直径不小于1.9mm的芯轴微球表面质量差的不足。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例1：一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚α-甲基苯乙烯溶解于氟苯中，配制成质量百分数为15wt％的溶液，作为油相；步骤二、将浓度为0.5wt％的聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液和浓度为2wt％的PVA水溶液以170:1的质量比混合，形成均匀的混合水溶液，作为外水相；所述PVA水溶液为低分子量PVA水溶液，低分子量PVA的重均分子量为16000；步骤三、采用三个精密微量注射泵依次将超纯水、油相和外水相分别注入双重同轴乳粒发生器中的对应通道，制备水包油包水W1/O/W2的双重复合乳粒；步骤四、将双重复合乳粒收集于装有外水相的旋蒸瓶中，在旋转蒸发仪上以30rpm、加热温度35℃、固化时间120h进行固化，得到微球；步骤五、采用80℃纯水清洗固化完全的微球，采用乙醇置换内水相72h，放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将聚α‑甲基苯乙烯溶解于氟苯中，作为油相；步骤二、将阳离子型高分子有机盐水溶液和PVA水溶液以一定比例混合，形成均匀的混合水溶液，作为外水相；步骤三、采用三个精密微量注射泵依次将超纯水、油相和外水相分别注入双重同轴乳粒发生器中的对应通道，制备水包油包水W1/O/W2的双重复合乳粒；步骤四、将双重复合乳粒收集于装有外水相的旋蒸瓶中，在旋转蒸发仪上以25rpm～35rpm、加热温度30℃～40℃、固化时间96h～144h进行固化，得到微球；步骤五、采用65～85℃纯水清洗固化完全的微球，采用乙醇置换内水相60～80h，放入烘箱，34～50℃干燥，获得高球形度、高表面质量的空心微球。

【技术特征摘要】
1.一种高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将聚α-甲基苯乙烯溶解于氟苯中，作为油相；步骤二、将阳离子型高分子有机盐水溶液和PVA水溶液以一定比例混合，形成均匀的混合水溶液，作为外水相；步骤三、采用三个精密微量注射泵依次将超纯水、油相和外水相分别注入双重同轴乳粒发生器中的对应通道，制备水包油包水W1/O/W2的双重复合乳粒；步骤四、将双重复合乳粒收集于装有外水相的旋蒸瓶中，在旋转蒸发仪上以25rpm～35rpm、加热温度30℃～40℃、固化时间96h～144h进行固化，得到微球；步骤五、采用65～85℃纯水清洗固化完全的微球，采用乙醇置换内水相60～80h，放入烘箱，34～50℃干燥，获得高球形度、高表面质量的空心微球。2.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚α-甲基苯乙烯在油相中的质量百分数为15wt％～20wt％。3.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，阳离子型高分子有机盐水溶液的浓度为0.5wt％～0.8wt％；所述PVA水溶液的浓度为1.5wt％～2.5wt％；所述PVA水溶液为低分子量PVA水溶液，低分子量PVA的重均分子量为13000～23000。4.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，阳离子型高分子有机盐水溶液与PVA水溶液的质量比为170:0.5～170:1.0。5.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的聚α-甲基苯乙烯替换为聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或聚丙烯腈中的任意一种。6.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的氟苯替换为苯、1,2-二氯乙烷或两者的共混溶液中的任意一种。7.如权利要求1所述的高表面质量的可降解聚合物空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，双重复合乳粒的最小内直径不小于1.9mm。8.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洁，李婧，刘一杨，刘梅芳，苏琳，初巧妹，张占文，张帅，尹强，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51