CN103920438A - 一种尺寸均一的单分散微球的制备方法 - Google Patents

一种尺寸均一的单分散微球的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，它涉及一种尺寸均一的单分散微球的制备方法。本发明目的是要解决现有的酚醛树脂微球大小不均一、具有粘连性的问题。方法：一、首先利用间苯二酚、去离子水、正硅酸乙酯和苯甲醛制备均匀混合液；二、将均匀混合液密封条件下加热，再冷却置室温，得到反应后溶液；三、将反应后溶液采用去离子水和乙醇洗涤数次，然后超声分散，再离心分离，最后干燥，即得到酚醛树脂微球。优点：酚醛树脂球具有更加均一的尺寸，更好地分散性。本发明主要用于制备酚醛树脂微球。

Description

一种尺寸均一的单分散微球的制备方法
技术领域
本发明涉及一种尺寸均一的单分散微球的制备方法。
背景技术
球形活性碳材料由于其特殊的几何结构和多孔性，在许多方面得到了应用研究。以往报道中一般都以酚醛树脂、脲醛树脂为原料，采用悬浮聚合或乳液聚合制备酚醛树脂微球。然而这些方法都加工工艺复杂、反应时间长、有副产物产生等缺点。且现有的酚醛树脂微球存在大小不均一、具有粘连性的问题。
发明内容
本发明目的是要解决现有的酚醛树脂微球大小不均一、具有粘连性的问题，而提供一种尺寸均一的单分散微球的制备方法。
一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，具体是按着以下步骤进行：一、首先将间苯二酚溶于去离子水中，混匀后加入正硅酸乙酯和苯甲醛，在温度为50℃的水浴条件下搅拌10min～30min，得到均匀混合液；二、首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以1～3℃/min的升温速率从室温升至160～200℃，并在温度为160～200℃下反应4h～8h，冷却置室温，得到反应后溶液；三、将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2～3次，再采用乙醇洗涤2～3次，然后超声分散至均匀，再在7000r/min～10000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为60～90℃烘箱中干燥4h～8h，即得到酚醛树脂微球；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与去离子水的体积比为(1～6)g:200mL；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与正硅酸乙酯的体积比为(2～21)g:14mL；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与苯甲醛的体积比为(2～15)g:10mL。
本发明优点：本发明在一锅法的基础上，引入了苯环、加入了正硅酸四乙酯，使得原有的酚醛树脂球具有更加均一的尺寸，更好地分散性。正是由于这些优良的特性，使得其在作催化剂时催化活性高、催化寿命长、大的可用性；作为载体的稳定性高。和以往的酚醛树脂球的加工工艺相比，本发明所述的方法更为简便，而得到的产品更加优异，性能更突出。
附图说明
图1是试验一制备的酚醛树脂微球的扫描电子显微镜(SEM)图；
图2是试验一制备的酚醛树脂微球的X射线衍射图(XRD)；
图3是试验一制备的酚醛树脂微球的傅里叶变换红外光谱(FTIR)图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，具体是按着以下步骤进行：一、首先将间苯二酚溶于去离子水中，混匀后加入正硅酸乙酯和苯甲醛，在温度为50℃的水浴条件下搅拌10min～30min，得到均匀混合液；二、首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以1～3℃/min的升温速率从室温升至160～200℃，并在温度为160～200℃下反应4～8h，冷却置室温，得到反应后溶液；三、将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2～3次，再采用乙醇洗涤2～3次，然后超声分散至均匀，再在7000r/min～10000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为60～90℃烘箱中干燥4h～8h，即得到酚醛树脂微球。
本实施方式步骤一中所述的间苯二酚的质量与去离子水的体积比为(1～6)g:200mL。
本实施方式步骤一中所述的间苯二酚的质量与正硅酸乙酯的体积比为(2～21)g:14mL。
本实施方式步骤一中所述的间苯二酚的质量与苯甲醛的体积比为(2～15)g:10mL。
本实施方式步骤一中所述的正硅酸乙酯为蒸馏纯化过的正硅酸乙酯。
本实施方式步骤二中所述聚四氟乙烯内衬反应釜的体积与均匀混合液的体积比为4:5。
本实施方式解决了这些问题，采用水热法成功的合成了尺寸均一的单分散酚醛树脂微球。水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。水热法生产具有是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低等特点。
本实施方式制备的微球可以用于催化、药物载体、构建复杂的结构，纳米铸造和电化学。这种微球作为催化剂的催化活性高，大的可用性，催化寿命长。作为载体的稳定性高。然而以往的微球均一性不好，分散性差，这就大大的限制了其在载药、水处理、催化等中的应用。为了更好地在实际中应用碳球，制备一类大小均一的，分散性好的微球是必要的。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的间苯二酚的质量与去离子水的体积比为(2～4)g:200mL。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是：步骤一中所述的间苯二酚的质量与正硅酸乙酯的体积比为(5～15)g:14mL。其他与具体实施方式一至二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的间苯二酚的质量与苯甲醛的体积比为(5～10)g:10mL。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以1～3℃/min的升温速率从室温升至170～190℃，并在温度为170～190℃下反应5h～7h，冷却置室温，得到反应后溶液。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2次，再采用乙醇洗涤2次，然后超声分散至均匀，再在8000r/min～9000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为70～80℃烘箱中干燥5h～7h，即得到酚醛树脂微球。其他与具体实施方式一至五相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，具体是按着以下步骤进行：
一、首先将1.2g间苯二酚溶于70mL去离子水中，混匀后加入4mL正硅酸乙酯和2.5mL苯甲醛，在温度为50℃的水条件下搅拌20min，得到均匀混合液；二、首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以2℃/min的升温速率从室温升至180℃，并在温度为180℃下反应6h，冷却置室温，得到反应后溶液；三、将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2次，再用乙醇洗涤2次，然后超声分散至均匀，再在9000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为80℃烘箱中干燥6h，即得到酚醛树脂微球。
本试验步骤一中所述的正硅酸乙酯为蒸馏纯化过的正硅酸乙酯。
本试验步骤二中所述聚四氟乙烯内衬反应釜的体积为50mL
本试验步骤二中所述聚四氟乙烯内衬反应釜中均匀混合液的体积为100mL。
采用扫描电子显微镜观察本试验制备的酚醛树脂微球；如图1所示，图1是试验一制备的酚醛树脂微球的扫描电子显微镜(SEM)图；通过图1可以看出酚醛树脂微球尺寸均一、单分散性好。
采用X射线衍射仪观察本试验制备的酚醛树脂基碳微球；如图2所示，图2是试验一制备的酚醛树脂微球的X射线衍射图(XRD)；通过图2可看出在25.5°有明显的特征衍射峰。
试验二：一种尺寸均一的单分散树脂微球的应用，具体是按着以下步骤进行：
首先将250mgBPO(过氧化二苯甲酰)和3.5g二乙烯基苯加入20g苯乙烯中，完全溶解后从室温升温至95℃，并在温度为95℃聚合2h，再加入5g试验一制备的酚醛树脂微球，搅拌并继续反应，此后体系的粘度逐渐变大，至与甘油粘度相似即可(即粘度为20Pa·s)，自然冷却至室温，用去离子水洗涤两遍，乙醇洗涤一次，至于温度为80烘箱内干燥，即得到酚醛树脂/聚苯乙烯复合材料。
采用扫描电子显微镜观察本试验制备的酚醛树脂/聚苯乙烯复合材料；如图3所示，图3是试验二制备的酚醛树脂/聚苯乙烯复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图，采用试验二制备的聚苯乙烯/酚醛树脂复合材料具有优良的韧性、良好的导电性、耐高温阻尼性好。用本发明制备的酚醛树脂微球尺寸均一、热稳定性好，适合与聚苯乙烯混合制备复合材料。

Claims (6)

1.一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于一种尺寸均一的单分散微球的制备方法是按着以下步骤进行：一、首先将间苯二酚溶于去离子水中，混匀后加入正硅酸乙酯和苯甲醛，在温度为50℃的水浴条件下搅拌10min～30min，得到均匀混合液；二、首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以1～3℃/min的升温速率从室温升至160～200℃，并在温度为160～200℃下反应4～8h，冷却置室温，得到反应后溶液；三、将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2～3次，再采用乙醇洗涤2～3次，然后超声分散至均匀，再在7000r/min～10000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为60～90℃烘箱中干燥4h～8h，即得到酚醛树脂微球；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与去离子水的体积比为(1～6)g:200mL；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与正硅酸乙酯的体积比为(2～21)g:14mL；
步骤一中所述的间苯二酚的质量与苯甲醛的体积比为(2～15)g:10mL。
2.根据权利要求1所述的一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于步骤一中所述的间苯二酚的质量与去离子水的体积比为(2～4)g:200mL。
3.根据权利要求1所述的一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于步骤一中所述的间苯二酚的质量与正硅酸乙酯的体积比为(5～15)g:14mL。
4.根据权利要求1所述的一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于步骤一中所述的间苯二酚的质量与苯甲醛的体积比为(5～10)g:10mL。
5.根据权利要求1所述的一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于步骤二中首先将步骤一中得到均匀混合液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，密封后放置在马弗炉内，以1～3℃/min的升温速率从室温升至170～190℃，并在温度为170～190℃下反应5h～7h，冷却置室温，得到反应后溶液。
6.根据权利要求1所述的一种尺寸均一的单分散微球的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤二中得到反应后溶液采用去离子水洗涤2次，再采用乙醇洗涤2次，然后超声分散至均匀，再在8000r/min～9000r/min条件下离心分离，分离得到的固体放置在温度为70～80℃烘箱中干燥5h～7h，即得到酚醛树脂微球。
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