一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法以及应用技术

本发明专利技术属于疏水疏油材料领域，具体涉及一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，所述制备方法为：先以柠檬酸或者柠檬酸钙为碳源并添加尿素作为钝化剂通过微波法制备掺N的碳量子点(N

【技术实现步骤摘要】
一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法以及应用


[0001]本专利技术属于疏水疏油领域，具体涉及一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法。

技术介绍

[0002]碳量子点(CQDs)是近几年发现的一种新型碳材料，通常是一种尺寸在10nm 一下的零维碳基纳米材料。碳量子点以及基于碳量子点的复合材料作为新型功能材料，一方面可以继承碳量子点毒性小、生物相容性好、发光范围可调、光稳定性好、易于功能化、环境友好、成本低、易大规模合成等优势，另一方面又可以结合其他的功能材料取长补短，增添不同的性能，与传统稀土荧光材料相比，碳量子点具有较低的毒性；与有机荧光材料相比，碳量子点又更高的稳定性。因此碳量子点及基于碳量子点的复合材料在生物成像、荧光标记、肿瘤治疗、传感、光催化、光电器件、能源存储等领域均展现了良好的应用前景。聚倍半硅氧烷是一种分子级有机/无机杂化材料，它结合了无机材料的力学优点和表面有机基团的功能基团。
[0003]聚合物微球具有耐化学腐蚀、特定修饰、尺寸可控、方便回收且重复使用等优点，改性聚苯乙烯微球可以用于化学检测、颜料回收与降解、重金属离子吸附等方面。
[0004]其中专利技术人在前期工作中研究了CN202110806026.5硅橡胶用可调节双疏性填料的制备方法及硅橡胶膜的制备，将棒状二氧化硅与硅橡胶微球进行复合所制备的特殊形貌的复合微球，将其加入硅橡胶膜中，控制加入量可调节硅橡胶膜的双疏性。最后构建出的粉末的接触角数据来看，棒状二氧化硅最高为 147
°
，热稳定性能的Tg测试中，棒状二氧化硅最后的残余率仅有45％左右，疏水性以及热稳定性均难以进一步提高。
[0005]因此，本专利技术为了进一步提高硅橡胶的疏水性，以及提高复合微球的热稳定性能，提高硅橡胶的稳定性能，包括耐腐蚀等。提出了一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯
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乙烯基聚倍半硅氧烷
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碳量子点复合微球的制备。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，将碳量子点/聚倍半硅氧烷通过原位生长在聚苯乙烯微球表面，制备的复合微球具有良好的荧光性能，同时具备一定的双疏性能，这极大的拓展了碳量子点的应用领域。
[0007]为了实现本专利技术目的，所采用的技术方案为：
[0008]一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，包括如下步骤
[0009](1)碳量子点的制备：将适量的柠檬酸或柠檬酸钙碳源和尿素钝化剂加入到去离子水中，超声5
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10分钟充分分散，然后微波5
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10分钟，取出后加入去离子水并超声20
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30分钟，超声结束后高速离心分离杂质得到碳量子点水溶液，选取截留分子量为1000D的透析膜透析48h后将碳量子点水溶液，通过旋转蒸发仪旋蒸浓缩后加入无水硫酸镁和无水甲醇，静
置24h后高速离心并取上层液体使用孔径为0.22μm的超滤膜过滤得到碳量子点甲醇溶液，碳量子点质量浓度为 7％～20％。碳量子点的尺寸大概是2nm左右。
[0010]碳量子点除了具有荧光性能外，在本专利技术构建双疏的性能上，也起到重要作用，且碳量子点表面富含氨基、羟基等亲水基团，可以一定程度上提高疏油性能。其也具备抑菌等优点，并且添加碳量子点，对热稳定性能也能有进一步的提高。
[0011]本步骤(1)中作为优选，碳源柠檬酸或柠檬酸钙的浓度为 0.3mol/L～1.2mol/L；尿素的浓度为0.5mol/L～1mol/L；柠檬酸钙与尿素的质量比为1：0.5～2。
[0012](2)聚苯乙烯微球的制备：取适量的聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈和苯乙烯入到无水乙醇中，加入少量的去离子水，超声分散后通氮气充分除氧，缓慢升温至70℃并机械搅拌反应24h，全程转速控制为350r/min，多次反复离心、超声清洗，最后冷冻干燥即得到聚苯乙烯微球。
[0013]本步骤(2)中作为优选，苯乙烯与偶氮二异丁腈的质量比为100：1；聚乙烯吡咯烷酮与聚苯乙烯的质量比为1：10～20。
[0014](3)聚苯乙烯
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乙烯基聚倍半硅氧烷
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碳量子点复合微球的制备：称取步骤 (2)制备的聚苯乙烯微球和步骤(1)制备的碳量子点甲醇溶液，加入聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，加入少量去离子水和氨水，在30
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35℃下搅拌分散，并缓慢滴加乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌反应数4～12h，多次离心洗涤产物，干燥即得到聚苯乙烯
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乙烯基聚倍半硅氧烷
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碳量子点复合微球，作为硅橡胶用可调节双疏性填料。
[0015]本步骤(3)中作为优选，聚苯乙烯微球、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：1：2～3；去离子水、氨水和无水甲醇体积比为16～17： 1：20；聚苯乙烯微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1：10；
[0016]其中乙烯基三乙氧基硅烷作为原料构建微纳结构，且其水解形成的羟基等基团，可以和碳量子点表面的氨基复合，同时通过十六烷基三甲基溴化铵的作用，使其可以在苯乙烯表面生长。
[0017]本步骤(3)中作为优选，乙烯基三乙氧基硅烷也可以替换成乙烯基三甲氧基硅烷。
[0018](4)硅橡胶膜的制备：称取乙烯基聚二甲基硅氧烷Ⅰ、乙烯基聚二甲基硅氧烷Ⅱ、含氢硅油交联剂和正己烷，超声溶解完全后，将溶液倒入三口烧瓶中，搅拌均匀，加入步骤(3)制备的硅橡胶用可调节双疏性填料，搅拌均匀后升温至溶剂挥发，冷却至室温，加入抑制剂(抑制剂是针对实验中铂催化剂使用的，可以为例如四甲基四乙烯基环四硅氧烷的烯基硅氧烷类，还可以使用吡啶、有机膦化合物、不饱和氨基化合物等)，然后搅拌至均匀，再加入Pt催化剂，搅拌至均匀后倒入模具中，抽真空脱泡后保温固化，得所述硅橡胶膜。
[0019]作为优选，硅橡胶用可调节双疏性填料、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷Ⅰ、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷Ⅱ、含氢硅油交联剂和正己烷的质量比为 0.01～0.03:2～4:1～3:0.1～0.2:3。
[0020]其中乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷Ⅰ、乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷Ⅱ相同或不同。作为优选，分别为vs500和vs5000。
[0021]进一步的，硅橡胶用可调节双疏性填料、抑制剂及催化剂的质量比为 1～20:10～20:6～12。
[0022]作为优选，保温固化是指在80～100℃下保温固化24～48h。
[0023]作为优选，所述Pt催化剂为Karstedt催化剂、铂
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乙烯基烷氧基硅烷配合物、铂
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二乙烯基二苯基二硅氧烷络合物、含氮化合物改性铂络合物或铂
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炔醇基配合物。
[0024]与现有技术相比，本专利技术取得了如下有益效果：本专利技术通过在聚苯乙烯微球上原位聚合上碳量子点/聚倍半硅氧烷，得到具备微纳结构的荧光微球，并具备一定的双疏性能。并将其参杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：(1)碳量子点的制备：柠檬酸或柠檬酸钙为碳源，尿素为钝化剂，通过微波法制备出掺氮的碳量子点，分散在无水甲醇中，得碳量子点甲醇溶液；(2)聚苯乙烯微球的制备：以苯乙烯为原料，通过自由基聚合制备出聚苯乙烯微球；(3)聚苯乙烯
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乙烯基聚倍半硅氧烷
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碳量子点复合微球的制备：称取步骤(2)制备的聚苯乙烯微球和步骤(1)制备的碳量子点甲醇溶液，加入聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵，加入去离子水和氨水，搅拌分散后滴加乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌反应4～12h，反应后离心、洗涤产物，干燥即得到聚苯乙烯
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乙烯基聚倍半硅氧烷
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碳量子点复合微球，作为硅橡胶用可调节双疏性填料。2.如权利要求1所述的可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳量子点的制备的具体步骤为：将柠檬酸或柠檬酸钙碳源和尿素钝化剂加入到去离子水中，超声5
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10分钟充分分散，微波5
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10分钟，取出后加入去离子水并超声20
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30分钟，超声结束后高速离心分离杂质得到碳量子点水溶液，选取截留分子量为1000D的透析膜透析48h后将碳量子点水溶液通过旋转蒸发仪旋蒸浓缩后加入无水硫酸镁和无水甲醇静置，24h后高速离心并取上层液体使用孔径为0.22μm的超滤膜过滤得到碳量子点甲醇溶液。3.如权利要求2所述的可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，其特征在于，所述碳量子点的制备中，碳源和尿素钝化剂的质量比1：0.5～2。4.如权利要求1所述的可调节双疏性荧光聚苯乙烯微球填料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中聚苯乙烯微球的制备的具体步骤为：取聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈和苯乙烯入到无水乙醇中，加入去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彦，王勃东，刘一凡，张洪文，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：