一种有机硅改性丙烯酸酯核壳材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以亲水性的丙烯酸酯材料为核，疏水性的有机硅氧烷为壳的有机硅改性丙烯酸酯核壳材料的制备方法。该方法为避免在水性条件下有机硅材料的强疏水性，选用以甲醇做分散介质的分散聚合的方法来进行丙烯酸酯/有机硅核壳粒子的合成，以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为媒介，聚二甲基硅氧烷被引入到聚甲基丙烯酸甲酯的表面以获得优异的性能。该材料既具有有机硅强的疏水性能等优点，同时具有丙烯酸酯良好的粘结性及成膜性，以及较低的成本等优点，在生物医用领域有着广泛的应用，尤其是高通量药物筛选方面，可实现大批量药物的同时筛选，在蛋白质的固定化和酶的吸附方面应用广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机硅改性丙烯酸酯核壳材料合成
，特别涉及一种以亲水性的丙烯酸酯材料为核，疏水性的有机硅氧烷为壳的有机硅改性丙烯酸酯核壳材料的制备方法。
技术介绍
由于具有低的表面张力及表面能，强的抗氧化性、耐候性以及良好的渗透性等优异的性能，有机硅氧烷得到广泛的关注。然而，其缺点也限制了在其众多领域中的进一步应用。而丙烯酸酯类聚合物由于具有良好的粘结性及成膜性，以及较低的成本和其它优异的性能得到广泛的关注。因此，近年来关于有机硅与丙烯酸酯共聚的研究工作被广泛的开展。同单一组分化合物相比，核壳结构的粒子由于具有优良的理化性能被广泛应用， 而其优良性能来源于核壳的主要成分，因此，越来越多的人专注于核壳材料的搭配与配比。 例如人们研制出具有磁性的内核和含硅外壳用以蛋白质的固定，还有人利用核壳材料玻璃化转变温度的不同来改善材料的热塑性。如果一种材料的疏水性远大于另一种材料的疏水性，那么疏水性强的材料很容易成为核体材料，如以有机硅为核、以丙烯酸酯为壳的核壳结构材料较容易被制备，而以有机硅为壳、以丙烯酸酯为核的材料却少有报道，因为即使是先合成丙烯酸酯的核体材料再合成有机硅壳体材料，也很容易发生逆转。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以亲水性的丙烯酸酯材料为核，疏水性的有机硅氧烷为壳的核壳材料的制备方法。该方法为避免在水性条件下有机硅材料的强疏水性，选用以甲醇做分散介质的分散聚合的方法来进行丙烯酸酯/有机硅核壳粒子的合成，以3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为媒介，聚二甲基硅氧烷被引入到聚甲基丙烯酸甲酯的表面以获得优异的性能。本专利技术的技术方案是，其特征是，1)在分散聚合的情况下，在甲醇介质中合成出聚甲基丙烯酸甲酯的种子；2)采用动力学控制的方法，使用微量进样器加入交联物质3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，反应10 15小时，使3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与聚甲基丙烯酸甲酯反应，将3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷连接在聚甲基丙烯酸甲酯种子表面；3)将反应体系调节成酸性，使3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷水解，从而使八甲基环四硅氧烷发生开环聚合，将聚有机硅氧烷链段引入粒子中，采用封端剂六甲基二硅氧烷对硅氧烷链段进行封端，同时调节体系的PH值为6. 5-7. 5。具体步骤如下1)将引发剂过氧化苯甲酰、甲醇、稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮以及甲基丙烯酸甲酯加入反应器中，通N2保护预分散30分钟，然后升温至65 75°C，反应10 12小时；以甲基丙烯酸甲酯的重量计，所述引发剂过氧化苯甲酰的加入量为2. 0 3. 0wt%，所述稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮的加入量为5 IOwt % ；2)然后以微量进样器加入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，滴加速度控制在0. 015 0. 025g/min ；滴加完毕后，继续反应10 15小时以使其聚合完全；以甲基丙烯酸甲酯的重量计，所述3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的加入量为3 7wt% ；3)用盐酸调节步骤2)反应体系的pH值为2-3 ；然后滴加六甲基ニ硅氧烷、聚乙烯基吡咯烷酮和八甲基环四硅氧烷的混合物，控制滴加速度为0. 015 0. 025g/min，滴加完毕后继续反应10 15小时，然后调节pH值为6. 5-7. 5 ；以甲基丙烯酸甲酯的重量计，所述六甲基ニ硅氧的加入量为6 9wt%，所述聚乙烯基吡咯烷酮的加入量为3 5wt% ；所述八甲基环四硅氧烷的加入量为63 69wt%。本专利技术的有益效果在于本专利技术采用了ー种通过动力学控制的方法来制备有机硅改性的丙烯酸酯核壳材料，该材料既具有有机硅强的疏水性能(接触角θ >90° )等优点，同时具有丙烯酸酯良好的粘结性及成膜性，以及较低的成本等优点，在生物医用领域有着广泛的应用，尤其是高通量药物筛选方面，可实现大批量药物的同时筛选，在蛋白质的固定化和酶的吸附方面应用广泛。附图说明图1为本专利技术的エ艺流程图；其中BPO为过氧化苯甲酰，PVP为聚乙烯基吡咯烷酮，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酷，MPS为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，D4为八甲基环四硅氧烷，HMDS为六甲基ニ硅氧烷。图2为该核壳粒子的透射电镜照片，其原理是利用样品对电子的散射和透射所形成的明暗反差，了解试样的内部结构信息，从图2中明显可以看到核壳结构。图3是不同有机硅含量的样品成膜后对水的接触角，可以看到随着有机硅含量的增多，对水的接触角越来越大，有机硅的优异憎水性能得以体现。其中PMMA代表不含有机硅，数字代表聚ニ甲基硅氧烷在样品中的质量分数。具体实施例方式实施例1:1)将过氧化苯甲酰(0. 15g)、甲醇(60g)、聚乙烯基吡咯烷酮(0. 6g)以及甲基丙烯酸甲酯(6g)加入装有搅拌器、温度计、冷凝管、氮气导管入口的四ロ烧瓶中，通队保护预分散30分钟，升温至70°C，反应12小时；2)用微量进样器加入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体(0. 3g，滴加速度为0. 02士0. 005g/min)；在不另外添加过氧化苯甲酰的情况下，待滴加完3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体后，持续12小时以使其聚合完全；4)用盐酸将体系的pH值调到2-3间；然后滴加六甲基ニ硅氧烷(0.5g)，聚乙烯基吡咯烷酮(0. 3g)和八甲基环四硅氧烷Gg)的混合物(滴加速度为0. 02 士 0. 005g/min)，滴加反应进行12小时；调节pH值到6. 5-7之间。所制备的有机硅改性丙烯酸酯核壳材料的透射电镜照片如图2所示，其接触角如图3所示，θ为95° ；从图2和图3可以看出实施例1生成了一种以有机硅氧烷为壳的有机硅改性丙烯酸酯核壳材料。实施例2 1)将过氧化苯甲酰(0.28g)、甲醇(IlOg)、聚乙烯基吡咯烷酮(0. 9g)以及甲基丙烯酸甲酯(12g)加入装有搅拌器、温度计、冷凝管、氮气导管入口的四ロ烧瓶中，通队保护预分散30分钟，升温至72 °C，反应11小时；2)用微量进样器加入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体(0. 55g，滴加速度为0. 02士0. 005g/min)；在不另外添加过氧化苯甲酰的情况下，待滴加完3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体后，持续13小时以使其聚合完全；4)用盐酸将体系的pH值调到2-3间；然后滴加六甲基ニ硅氧烷(0. 95g)，聚乙烯基吡咯烷酮(0.55g)和八甲基环四硅氧烷(8g)的混合物(滴加速度为0.02士0.005g/ min)，滴加反应进行12小时；调节pH值到6. 5-7之间。实施例31)将过氧化苯甲酰(0. 16g)、甲醇(70g)、聚乙烯基吡咯烷酮(0. 5g)以及甲基丙烯酸甲酯(6g)加入装有搅拌器、温度计、冷凝管、氮气导管入口的四ロ烧瓶中，通队保护预分散30分钟，升温至68°C，反应12小时；2)用微量进样器加入3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体(0. 3g，滴加速度为0. 02士0. 005g/min)；在不另外添加过氧化苯甲酰的情况下，待滴加完3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷单体后，持续12小时以使其聚合完全；4)用盐酸将体系的PH值调到2-3间；然后滴加六甲基ニ硅氧烷(0. 52g)，聚乙烯基吡咯烷酮(0. 3g)和八甲基环四硅氧烷Gg)的混合物(滴加速度为0. 02士0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小波，华京君，孙玉泉，唐孔科，杨森，
申请(专利权)人：山东省产品质量监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：