CN108889253A - 高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括：(1)对聚苯乙烯、氟苯、重水、乙醇进行提纯；(2)将聚苯乙烯溶于氟苯，过滤，滤液作为油相；重水、去离子蒸馏水混合，作为内水相；表面活性剂A、电解质A溶于去离子蒸馏水，过滤，滤液作为外水相A；表面活性剂B溶解于去离子蒸馏水，过滤，滤液作为外水相B；(3)采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，固化，清洗；(4)将微球置于乙醇中，超声，静置，重复超声、静置流程，继续静置，收集漂浮于乙醇表面的微球，干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。该高表面光洁度聚苯乙烯类空心微球课应用于激光惯性约束聚变、实验室天体物理和强场物理等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，属特殊与极端环境下的高分子材料加工成型领域。
背景技术
在激光惯性约束聚变(ICF)、实验室天体物理和强场物理等研究中，热核燃料通常由聚合物空心微球装载。由于特殊的应用需求，对这类聚合物空心微球的技术指标要求很多。其中，微球表面的细微缺陷在内爆压缩期间可能被放大，产生不对称压缩，导致瑞利-泰勒流体力学不稳定性。为了减低流体力学不稳定性，这类微球要求具备高表面光洁度。
目前，制备这类微球通常采用微流控技术。在微流控制备微球的过程中，实验室环境、组分配方、工艺流程等，对微球表面光洁度等有直接、间接、甚至是耦合作用的影响。为提高聚合物微球的表面光洁度，国内外相关研究人员从九十年代至今一直致力于改善制备环境，调控配方、工艺等以降低微球表面粗糙度。现有技术中为了降低微球表面粗糙度的研究，通过向含有聚乙醇的内、外水相添加电解质，显著降低了聚α-甲基苯乙烯微球壳壁内气泡体积和数量，提高了表面粗糙度，然而，氯化钙或硝酸铵的添加量较高(>1％)，残留于微球内部或壳层，影响其在上述领域的应用。此外现有技术中将外水相中表面活性剂替换为聚丙烯酸，提高了微球球形度，但PAA极易残留在微球表面，影响微球表面质量。
综上所述，微流控制备聚合物空心微球的技术较为成熟。然而，提升微球表面光洁度一直是制约其在上述领域应用的瓶颈问题。
发明内容
本发明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。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、对聚苯乙烯、氟苯、重水、乙醇进行提纯；
步骤二、将聚苯乙烯溶解于氟苯，使聚苯乙烯质量分数为10％～20％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按1:0～0:1比例混合，作为内水相；表面活性剂A、电解质A溶解于去离子蒸馏水，使表面活性剂A和电解质A的质量分数分别为0.01％～2％和0.01％～0.1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；表面活性剂B溶解于去离子蒸馏水，使表面活性剂B的质量分数为1％～3％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1～2天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化2～3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀碱溶液，去离子蒸馏水，稀酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程5～10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1～10s，静置2h，重复超声、静置流程2～4次后，继续静置2～4天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温～50℃干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。
优选的是，所述聚苯乙烯替换为氘代聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中的任意一种。
优选的是，所述氟苯的提纯过程为：对氟苯进行水浴重蒸，水浴控温85℃～95℃；所述重水的提纯过程为：对重水进行水浴重蒸，水浴控温90℃～100℃；所述乙醇的提纯过程为：对乙醇进行水浴重蒸，水浴控温40℃～60℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；所述聚苯乙烯的提纯过过程为：聚苯乙烯溶于甲苯，使聚苯乙烯质量分数为10％～20％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5～10次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的聚苯乙烯。
优选的是，所述的表面活性剂A为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚(丙烯酰胺-丙烯酸)中的任意一种。
优选的是，所述电解质A为聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚季铵盐、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的任意一种。
优选的是，所述表面活性剂B为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚(丙烯酰胺-丙烯酸)中的任意一种。
优选的是，所述稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氢氧化镁溶液中的任意一种，所述稀酸为稀盐酸、稀硝酸中的任意一种。
优选的是，所述步骤三和步骤四之间还包括以下过程：将固化的微球烘干，然后将微球送入大气压低温等离子体装置中，使微球处于大气压低温等离子体的喷射出口处20～60mm，在大气压低温等离子体装置中按照5～15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，使等离子体射流喷射于微球上，对微球处理60～90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为35～100kV的交流电压，频率为100～300kHz；所述气体为空气、稀有气体/氧气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
优选的是，所述步骤四和步骤五之间还包括以下过程：将清洗后的微球加入旋转炉中，抽真空后充惰性气体保护，以2～5℃/min的速度升温至60～80℃，保温60min，然后以0.5℃/min的速度升温至100℃，保温1～2h；所述旋转炉的旋转速度为5～10r/min。
优选的是，所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理10～30min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化0.5～1天，将外水相A置换为外水相B，继续固化1～2天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为10～12KV，脉冲频率为1000～1200Hz，脉冲宽度为8～12us。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)适用性强，本发明中油相中聚合物是针对ICF物理实验用微球原料中最通用的聚苯乙烯，也适用于溶于氟苯的其他各类聚合物，如氘代聚苯乙烯，聚α-甲基苯乙烯和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯等。
(2)外水相中表面活性剂或电解质的用量低，且分子量较大，不易通过油膜迁移，不易残留在微球壳层内部/壳层。
(3)本发明得到的聚苯乙烯空心微球的表面粗糙度小，具有表面光洁度，基于AFM表征获取的微球表面模数-功率谱中模数3～10范围内轮廓均方根粗糙度(RMS)小于150nm，模数大于10以上轮廓均方根粗糙度小于15nm；同时制备的聚苯乙烯空心微球球形度高，产生裂纹球的概率小。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1是本发明实施例1制备的聚苯乙烯空心微球光学显微镜照片(赤道面)；
图2是本发明实施例1制备的聚苯乙烯空心微球光学显微镜照片(上表面)；
图3是现有技术制备的聚苯乙烯空心微球光学显微镜照片(赤道面)；
图4是现有技术制备的聚苯乙烯空心微球光学显微镜照片(上表面)。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明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：
一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料提纯：氟苯水浴控温85℃，重蒸；重水水浴控温90℃，重蒸；乙醇水浴控温40℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；聚苯乙烯溶于甲苯，使聚苯乙烯质量分数为10％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的聚苯乙烯。
步骤二、将聚苯乙烯溶解于氟苯，使聚苯乙烯质量分数为10％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按0.1:0.9比例混合，作为内水相；聚丙烯酸、磷酸氢二钠溶解于去离子蒸馏水，其质量分数分别为0.01％和0.1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；聚乙烯醇溶解于去离子蒸馏水，其质量分数为1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术(双重同轴乳粒发生器)，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀氢氧化钠溶液，去离子蒸馏水，稀盐酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1s，静置2h，重复超声、静置流程2次后，继续静置2天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。
实施例2：
一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料提纯：氟苯水浴控温85℃，重蒸；重水水浴控温90℃，重蒸；乙醇水浴控温40℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；聚苯乙烯溶于甲苯，使聚苯乙烯质量分数为10％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的聚苯乙烯。
步骤二、将聚苯乙烯溶解于氟苯，使聚苯乙烯质量分数为15％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按0.2:0.8比例混合，作为内水相；聚丙烯酰胺、三聚氰胺氰尿酸盐溶解于去离子蒸馏水，其质量分数分别为0.05％和0.05％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；聚乙烯亚胺溶解于去离子蒸馏水，其质量分数为2％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术(双重同轴乳粒发生器)，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀氢氧化钠溶液，去离子蒸馏水，稀盐酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1s，静置2h，重复超声、静置流程2次后，继续静置2天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。
实施例3：
一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料提纯：氟苯水浴控温85℃，重蒸；重水水浴控温90℃，重蒸；乙醇水浴控温40℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；聚苯乙烯溶于甲苯，使聚苯乙烯质量分数为10％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的聚苯乙烯。
步骤二、将聚苯乙烯溶解于氟苯，使聚苯乙烯质量分数为20％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按0.4:0.6比例混合，作为内水相；聚(丙烯酰胺-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)溶解于去离子蒸馏水，其质量分数分别为0.5％和0.1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；聚(丙烯酰胺-丙烯酸)溶解于去离子蒸馏水，其质量分数为3％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术(双重同轴乳粒发生器)，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀氢氧化钠溶液，去离子蒸馏水，稀盐酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1s，静置2h，重复超声、静置流程2次后，继续静置2天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。
实施例4：
一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、原材料提纯：氟苯水浴控温85℃，重蒸；重水水浴控温90℃，重蒸；乙醇水浴控温40℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶于甲苯，使苯乙烯-丁二烯-苯乙烯质量分数为10％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯；
步骤二、将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解于氟苯，使苯乙烯-丁二烯-苯乙烯质量分数为20％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按0.3:0.7比例混合，作为内水相；聚(丙烯酰胺-丙烯酸)、聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)溶解于去离子蒸馏水，其质量分数分别为0.5％和0.1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；聚(丙烯酰胺-丙烯酸)溶解于去离子蒸馏水，其质量分数为3％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术(双重同轴乳粒发生器)，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀氢氧化钠溶液，去离子蒸馏水，稀盐酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1s，静置2h，重复超声、静置流程2次后，继续静置2天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温干燥，获得高表面光洁度苯乙烯-丁二烯-苯乙烯空心微球。
实施例5：
所述步骤三和步骤四之间还包括以下过程：将固化的微球烘干，然后将微球送入大气压低温等离子体装置中，使微球处于大气压低温等离子体的喷射出口处60mm，在大气压低温等离子体装置中按照15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在12mm/s，使等离子体射流喷射于微球上，对微球处理60min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为100kV的交流电压，频率为300kHz；所述气体为空气和氨气的混合。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
实施例6：
所述步骤三和步骤四之间还包括以下过程：将固化的微球烘干，然后将微球送入大气压低温等离子体装置中，使微球处于大气压低温等离子体的喷射出口处40mm，在大气压低温等离子体装置中按照10L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在10mm/s，使等离子体射流喷射于微球上，对微球处理90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为85kV的交流电压，频率为200kHz；所述气体为稀有气体/氧气。
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。
实施例7：
所述步骤四和步骤五之间还包括以下过程：将清洗后的微球加入旋转炉中，抽真空后充惰性气体保护，以2℃/min的速度升温至60℃，保温60min，然后以0.5℃/min的速度升温至100℃，保温1h；所述旋转炉的旋转速度为10r/min。
其余工艺参数和过程与实施例5中的完全相同。
实施例8：
所述步骤四和步骤五之间还包括以下过程：将清洗后的微球加入旋转炉中，抽真空后充惰性气体保护，以5℃/min的速度升温至80℃，保温60min，然后以0.5℃/min的速度升温至100℃，保温2h；所述旋转炉的旋转速度为5r/min。
其余工艺参数和过程与实施例6中的完全相同。
实施例9：
所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理30min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化0.5天，将外水相A置换为外水相B，继续固化2天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为12KV，脉冲频率为1200Hz，脉冲宽度为12us；采用高压脉冲电场处理可以实现对水包油包水复合乳粒的整形，促进乳粒同心。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
实施例10：
所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理20min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化1天，将外水相A置换为外水相B，继续固化1天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为10KV，脉冲频率为1000Hz，脉冲宽度为10us。
其余工艺参数和过程与实施例4中的完全相同。
实施例11：
所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理30min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化0.5天，将外水相A置换为外水相B，继续固化2天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为12KV，脉冲频率为1200Hz，脉冲宽度为12us。
其余工艺参数和过程与实施例7中的完全相同。
实施例12：
所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理20min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化1天，将外水相A置换为外水相B，继续固化1天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为10KV，脉冲频率为1000Hz，脉冲宽度为10us。
其余工艺参数和过程与实施例8中的完全相同。
在本发明中，微球表面光洁度采用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)表征，在本领域内，高表面光洁度是指通过光学显微镜观测微球表面无明显缺陷，且基于AFM表征获取的微球表面模数-功率谱中模数3～10范围内轮廓均方根粗糙度(RMS)小于200nm，模数大于10以上轮廓均方根粗糙度小于20nm。该类高表面光洁度聚苯乙烯类空心微球主要应用于激光惯性约束聚变(ICF)、实验室天体物理和强场物理等。
表1示出了实施例1～12和现有技术中制备的聚苯乙烯空心微球的粗糙度；其中，现有技术是指公告号为CN106040116A和CN104151597A的发明专利中制备的聚合物微球，结合图1～4(图1～2中的聚苯乙烯空心微球表面洁净，而图3～4中聚苯乙烯空心微球表面有杂质点(虚线内))，以及表1，可以看出，采用本发明制备的聚苯乙烯空心微球较现有技术而言，表面光洁度显著改善，可满足后续应用的需求。
在本发明中，分别随机取实施例1～12中制备的聚合物空心微球各100颗进行检测球形度，得到球形度高于99.9％的微球产率其结果如表2所示；
表1
| 模数范围 | 2 | 3～10 | 11～50 | 51～100 | >100 |
| 现有技术 | 881 | 225 | 239 | 61 | 60 |
| 实施例1 | 295 | 123 | 14 | 6 | 12 |
| 实施例2 | 298 | 128 | 17 | 8 | 14 |
| 实施例3 | 294 | 126 | 15 | 7 | 13 |
| 实施例4 | 302 | 131 | 18 | 9 | 16 |
| 实施例5 | 255 | 103 | 11 | 5 | 10 |
| 实施例6 | 262 | 108 | 14 | 6 | 12 |
| 实施例7 | 214 | 81 | 9 | 4 | 7 |
| 实施例8 | 221 | 85 | 11 | 5 | 10 |
| 实施例9 | 252 | 100 | 10 | 4 | 9 |
| 实施例10 | 258 | 105 | 12 | 5 | 11 |
| 实施例11 | 201 | 45 | 7 | 3 | 5 |
| 实施例12 | 212 | 48 | 9 | 4 | 4 |
表2
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对聚苯乙烯、氟苯、重水、乙醇进行提纯；
步骤二、将聚苯乙烯溶解于氟苯，使聚苯乙烯质量分数为10％～20％，采用0.5μm微孔滤膜过滤，滤液利用无油泵除气后作为油相；重水、去离子蒸馏水按1:0～0:1比例混合，作为内水相；表面活性剂A、电解质A溶解于去离子蒸馏水，使表面活性剂A和电解质A的质量分数分别为0.01％～2％和0.01％～0.1％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相A；表面活性剂B溶解于去离子蒸馏水，使表面活性剂B的质量分数为1％～3％，采用0.2μm微孔滤膜过滤，滤液作为外水相B；
步骤三、采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于装载外水相A的固化瓶中，待固化瓶在旋转固化仪中旋转固化1～2天后，将外水相A置换为外水相B，继续固化2～3天；
步骤四、固化结束后，依次用去离子蒸馏水，稀碱溶液，去离子蒸馏水，稀酸溶液，去离子蒸馏水清洗固化的微球，重复上述清洗流程5～10次；
步骤五、清洗结束后，将微球置于乙醇中，超声1～10s，静置2h，重复超声、静置流程2～4次后，继续静置2～4天，收集漂浮于乙醇表面的微球，室温～50℃干燥，获得高表面光洁度聚苯乙烯空心微球。
2.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯替换为氘代聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中的任意一种。
3.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述氟苯的提纯过程为：对氟苯进行水浴重蒸，水浴控温85℃～95℃；所述重水的提纯过程为：对重水进行水浴重蒸，水浴控温90℃～100℃；所述乙醇的提纯过程为：对乙醇进行水浴重蒸，水浴控温40℃～60℃，重蒸；重蒸过程中玻璃仪器采用聚四氟乙烯胶带***缠绕密封；所述聚苯乙烯的提纯过过程为：聚苯乙烯溶于甲苯，使聚苯乙烯质量分数为10％～20％，根据溶液体积加入两倍体积蒸馏水，搅拌24小时；用分液漏斗将下层水分出，重新加入两倍体积蒸馏水搅拌，重复5～10次，直至分层后上下层基本澄清；用分液漏斗分出上层甲苯溶液，采用0.2μm微孔滤膜，滤液旋转蒸发，真空干燥，获得提纯后的聚苯乙烯。
4.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂A为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚(丙烯酰胺-丙烯酸)中的任意一种。
5.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述电解质A为聚(丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚季铵盐、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐中的任意一种。
6.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂B为聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚(丙烯酰胺-丙烯酸)中的任意一种。
7.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述稀碱溶液为稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氢氧化镁溶液中的任意一种，所述稀酸为稀盐酸、稀硝酸中的任意一种。
8.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤三和步骤四之间还包括以下过程：将固化的微球烘干，然后将微球送入大气压低温等离子体装置中，使微球处于大气压低温等离子体的喷射出口处20～60mm，在大气压低温等离子体装置中按照5～15L/h的气流量通入气体，施加工作电压，形成等离子体射流，控制大气压低温等离子体装置的喷射出口的移动速度在5～15mm/s，使等离子体射流喷射于微球上，对微球处理60～90min；所述工作电压采用高压交流电源提供，所述工作电压为35～100kV的交流电压，频率为100～300kHz；所述气体为空气、稀有气体/氧气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。
9.如权利要求8所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤四和步骤五之间还包括以下过程：将清洗后的微球加入旋转炉中，抽真空后充惰性气体保护，以2～5℃/min的速度升温至60～80℃，保温60min，然后以0.5℃/min的速度升温至100℃，保温1～2h；所述旋转炉的旋转速度为5～10r/min。
10.如权利要求1所述的高表面光洁度聚苯乙烯空心微球的制备方法，其特征在于，所述步骤三的过程替换为：采用微流控技术，分别用内水相、油相和外水相A制备水包油包水复合乳粒，并将水包油包水复合乳粒收集于外水相A中，然后加入高压脉冲处理室中利用高压脉冲电场处理10～30min；然后将处理后的料液加入固化瓶中，并置于旋转固化仪中旋转固化0.5～1天，将外水相A置换为外水相B，继续固化1～2天；所述高压脉冲电场处理的参数为：脉冲幅度为10～12KV，脉冲频率为1000～1200Hz，脉冲宽度为8～12us。
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