專利名稱：表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)或物理方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到膠體化學(xué)的微膠囊或微球的制造。
背景技術(shù)：
二氧化硅空心微球材料具有不同于其它方法制備的特殊性質(zhì)，例如表面可修飾性強(qiáng)以及易分離等，因此成為膠體和材料科學(xué)領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用的一大類材料。國(guó)內(nèi)外關(guān)于二氧化硅空心微球制備方法的報(bào)道很多，主要有以下兩種方法，即先制備核/殼型復(fù)合微球，然后再經(jīng)過(guò)煅燒或者溶解去掉內(nèi)部高分子核；或者直接通過(guò)以分子自組裝體為模板，通過(guò)自組裝法得到空心微球材料。這兩種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)。例如采用去高分子核的方法合成空心微球材料工序繁多，但其尺寸可控；采用分子自組裝體為模板，制備工序簡(jiǎn)單，但由于自組裝體的穩(wěn)定性差，而不易形成單一類型顆粒，并且分散性不好。相關(guān)的研究報(bào)道如下，例如，Mann研究小組采用簡(jiǎn)單的方法，在室溫下，以十六烷基三甲基溴化銨為模板，通過(guò)四乙氧基正硅烷在堿性條件下水解而制得有序介孔殼層結(jié)構(gòu)的SiO2空心微球。Sommerdijk等人在EO76-PO29-EO76/丁醇/乙醇/水四元體系中，通過(guò)Na2SiO3在酸性條件下水解合成了由層狀顆粒堆積形成巨型多孔性的空心SiO2微球。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于空心SiO2微球是由小的SiO2微球堆積形成。核/殼型復(fù)合微球經(jīng)高溫煅燒后得到二氧化硅空心微球材料的報(bào)道如下，Miller等以聚苯乙烯為模板，將其表面用胺基或兩性離子修飾后，通過(guò)Na2SiO3在弱堿性條件下水解而得到聚苯乙烯/SiO2復(fù)合微球。經(jīng)高溫煅燒內(nèi)層的聚合物后，得到空心SiO2微球。Molvinger等以生物大分子殼聚糖為模板，在醋酸/H2O混合液中加入四乙氧基正硅烷，通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)條件來(lái)得到空心SiO2微球。這種微球殼層由純SiO2組成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述二氧化硅空心微球材料制備方法的缺點(diǎn)，提供一種設(shè)計(jì)合理、工藝可行、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)時(shí)間短、在常溫下反應(yīng)的表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法。
解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該制備方法包括下述步驟1、制備混合表面活性劑將司班-80與吐溫-80按重量比為5∶1混合配制成混合表面活性劑。
2、配制合成模板油相將步驟1配制的混合表面活性劑加入到盛有正庚烷的三口燒瓶中，混合表面活性劑與正庚烷按重量比為1∶115～130混合配制成合成模板油相。
3、制備乳化液將步驟2制備的合成模板油相放入三口燒瓶?jī)?nèi)，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，以2～3mL/分鐘的流速通入N2，在18～30℃范圍內(nèi)乳化40～60分鐘，制成乳化液。
4、制備水相將N，N’-亞甲基雙烯酰胺、過(guò)硫酸銨、N-異丙基丙烯酰胺按摩爾比為1∶1.17∶28.3混合，攪拌均勻，制成溶液A。丙烯酸與NaOH按摩爾比為1∶0.3～1配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液為溶液B。將溶液A與溶液B按體積比為6∶1混合，導(dǎo)入氮?dú)庵裂鯕馀磐隇橹?，制成水相?br> 5、制備共聚微凝膠將步驟4制備的水相與步驟3制備的乳化液按體積比為1∶10制成混合液，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌15分鐘。將混合液體積1/154的4.76％四甲基乙二胺水溶液加入到混合溶液中，反應(yīng)3～4小時(shí)，生成共聚微凝膠，傾出剩余的反應(yīng)液，將共聚微凝膠用丙酮和二次水交替洗滌5～6次，最后用丙酮再洗3～4次直到共聚微凝膠所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色沙狀的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠。
6、制備溶脹的共聚微凝膠按重量比為1∶11將共聚微凝膠與濃度為28％的氨水均勻混合，放置12小時(shí)，使其充分溶脹，制成溶脹的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠。
7、制備四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液將四乙氧基正硅烷與正庚烷按體積比為1∶4混合制成四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液。
8、制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球?qū)⒉襟E6制備的溶脹共聚微凝膠加入到已經(jīng)乳化40分鐘的沉積油相中，沉積油相為司班-80與正庚烷按重量比為1∶160混合制成，在常溫下，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，用恒壓漏斗以7～8滴/分鐘滴加步驟7制備的四乙氧基正硅烷和正庚烷混合液，反應(yīng)2～12小時(shí)，生成二氧化硅高分子復(fù)合微球，傾去剩余的反應(yīng)液，用二次水和丙酮交替洗滌二氧化硅高分子復(fù)合微球6～7次，最后用丙酮再洗3～4次直到二氧化硅高分子復(fù)合微球所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球。
9、制備表面圖案化二氧化硅空心微球?qū)⒉襟E8制備的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球放置在馬弗爐中，空氣氣氛下，連續(xù)升溫至300～550℃，煅燒3～5小時(shí)，自然冷卻至室溫，制成白色表面圖案化二氧化硅空心微球。
本發(fā)明在配制合成模板油相工藝步驟2中，混合表面活性劑與正庚烷優(yōu)選按重量比為1∶120～125混合配制成合成模板油相。在制備乳化液的工藝步驟3中，優(yōu)選乳化溫度為20～25℃。在制備水相工藝步驟4中，丙烯酸與NaOH優(yōu)選按摩爾比為1∶0.6～0.8配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液。在制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球工藝步驟8中，優(yōu)選反應(yīng)的優(yōu)選時(shí)間為4～10小時(shí)。在制備表面圖案化二氧化硅空心微球工藝步驟9中，優(yōu)選焙燒溫度為350～500℃、煅燒4～5小時(shí)。
本發(fā)明在配制合成模板油相工藝步驟2中，混合表面活性劑與正庚烷按最佳重量比為1∶122混合配制成合成模板油相。在乳化工藝步驟3中，最佳乳化溫度為25℃。在制備水相工藝步驟4中，丙烯酸與NaOH的最佳摩爾比為1∶0.6配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液。在工藝步驟8中，最佳反應(yīng)為6小時(shí)。在工藝步驟9中，最佳煅燒溫度為400℃，最佳煅燒時(shí)間為4小時(shí)。
采用本發(fā)明制備的表面圖案化二氧化硅空心微球，是由納米級(jí)SiO2小球緊密堆積形成的。這種特殊的結(jié)構(gòu)使SiO2空心微球同時(shí)具有的極大的比表面和相對(duì)小的質(zhì)量，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間可有效控制SiO2微球殼層的厚度，這種空心微球可在生物醫(yī)學(xué)、吸波減震、催化劑擔(dān)載、快速富集和分離、傳感技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、海洋采礦等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明與現(xiàn)有的制備方法相比，具有設(shè)計(jì)合理、工藝可行、操作簡(jiǎn)單、SiO2殼層厚度易于控制、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的表面圖案化二氧化硅空心微球的掃描電子顯微鏡照片。
圖2是圖1表面局部放大的掃描電子顯微鏡照片。
圖3是采用實(shí)施例1的反應(yīng)條件下，反應(yīng)2小時(shí)，制備的復(fù)合微球在550℃煅燒3小時(shí)的二氧化硅空心微球，機(jī)械破碎后的掃描電子顯微鏡照片。
圖4是圖3表面局部放大的掃描電子顯微鏡照片。
圖5是采用實(shí)施例1的反應(yīng)條件下，反應(yīng)6小時(shí)，制備的復(fù)合微球在550℃煅燒3小時(shí)的二氧化硅空心微球，機(jī)械破碎后的掃描電子顯微鏡照片。
圖6是圖5殼層表面局部放大的掃描電子顯微鏡照片。
圖7是采用實(shí)施例1的反應(yīng)條件下，反應(yīng)12小時(shí)，制備的復(fù)合微球在550℃煅燒3小時(shí)的二氧化硅空心微球，機(jī)械破碎后的掃描電子顯微鏡照片。
圖8是圖7殼層表面局部放大的掃描電子顯微鏡照片。
圖9是采用實(shí)施例1的反應(yīng)條件下，制備的復(fù)合微球在300℃、400℃、550℃煅燒4小時(shí)的二氧化硅空心微球、純SiO2的傅立葉變換紅外光譜曲線圖。
圖10是采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的二氧化硅空心微球的全自動(dòng)X-射線衍射圖譜。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1本實(shí)施例給出了表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法，其工藝步驟如下1、制備混合表面活性劑將司班-80與吐溫-80按重量比為5∶1混合配制成混合表面活性劑。
2、配制合成模板油相將步驟1配制的混合表面活性劑加入到盛有正庚烷的三口燒瓶中，混合表面活性劑與正庚烷按重量比為1∶112混合配制成合成模板油相。
3、制備乳化液將步驟2制備的合成模板油相放入三口燒瓶?jī)?nèi)，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，以2～3mL/分鐘的流速通入N2，在25℃乳化40～60分鐘，制成乳化液。
4、制備水相將N，N’-亞甲基雙烯酰胺、過(guò)硫酸銨、N-異丙基丙烯酰胺按摩爾比為1∶1.17∶28.3混合，攪拌均勻，配制成溶液A。丙烯酸與NaOH按摩爾比為1∶0.6配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液為溶液B。將溶液A與溶液B按體積比為6∶1混合，導(dǎo)入氮?dú)庵裂鯕馀磐隇橹?，制成總體積為7mL的水相。
5、制備共聚微凝膠將步驟4制備的水相加入到70mL的乳化液中，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，15分鐘后加入4.76％四甲基乙二胺水溶液0.5mL，反應(yīng)3～4小時(shí)，生成共聚微凝膠，傾出剩余的反應(yīng)液，將共聚微凝膠用丙酮和二次水交替洗滌5～6次，最后用丙酮再洗3～4次直到共聚微凝膠所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色沙狀的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠。
6、制備溶脹的共聚微凝膠在步驟5制備的共聚微凝膠0.2g中加入濃度為28％的2.3g氨水溶液，放置12小時(shí)，使其充分溶脹，制成溶脹的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠。
7、制備四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液將1.0mL的四乙氧基正硅烷和正庚烷混合制成總量為5.0mL的四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液。
8、制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球?qū)⒉襟E6制備的溶脹共聚微凝膠加入到已經(jīng)乳化40分鐘的沉積油相中，沉積油相為司班-80與正庚烷按重量比為1∶160混合制成，在20℃，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，用恒壓漏斗以7～8滴/分鐘滴加步驟7制備的四乙氧基正硅烷和正庚烷混合液，反應(yīng)6小時(shí)，生成二氧化硅高分子復(fù)合微球，傾去剩余的反應(yīng)液，用二次水和丙酮交替洗滌二氧化硅高分子復(fù)合微球6～7次，最后用丙酮再洗3～4次直到二氧化硅高分子復(fù)合微球所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球。
9、制備表面圖案化二氧化硅空心微球?qū)⒉襟E8制備的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球放置在馬弗爐中，空氣氣氛下，連續(xù)升溫至400℃，煅燒4小時(shí)，自然冷卻至室溫，制成白色表面圖案化二氧化硅空心微球。
實(shí)施例2本實(shí)施例的工藝步驟2中，混合表面活性劑與正庚烷按重量比為1∶115混合配制成合成摸板油相。在步驟3中，乳化溫度為18℃。工藝步驟4中，丙烯酸與NaOH的摩爾比為1∶0.3配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液。在工藝步驟8中，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。在工藝步驟9中，煅燒的溫度為300℃，煅燒的時(shí)間為5小時(shí)。其它工藝步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3本實(shí)施例的工藝步驟2中，混合表面活性劑與正庚烷按重量比為1∶130混合配制成合成摸板油相。在步驟3中，乳化溫度為30℃。工藝步驟4中，丙烯酸與NaOH的摩爾比為1∶1配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液。在工藝步驟8中，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。在工藝步驟9中，煅燒的溫度為550℃，煅燒的時(shí)間為3小時(shí)。其它工藝步驟與實(shí)施例1相同。
為了確定本發(fā)明最佳的工藝步驟，發(fā)明人進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室研究試驗(yàn)，各種試驗(yàn)情況如下1、反應(yīng)時(shí)間對(duì)二氧化硅空心微球殼層厚度的影響用濃度為25～28％的氨水2.5mL溶脹共聚微凝膠，加入到已經(jīng)乳化40分鐘的沉積油相中，沉積油相為司班-80與正庚烷按重量比為1∶160混合制成，以600轉(zhuǎn)/分鐘，在反應(yīng)溫度為20℃下以7～8滴/分鐘滴加含有1.0mL四乙氧基正硅烷和正庚烷混合液5.0mL，滴加完后，在其它條件完全相同下分別反應(yīng)2小時(shí)、6小時(shí)、12小時(shí)，生成二氧化硅高分子復(fù)合微球。二氧化硅高分子復(fù)合微球在550℃煅燒3小時(shí)，制成表面圖案化二氧化硅空心微球，機(jī)械破碎后可觀察到空心微球的殼層有很大的變化。反應(yīng)2小時(shí)，550℃煅燒3小時(shí)制備的二氧化硅空心微球經(jīng)掃描電子顯微鏡觀察此微球具有較薄殼層，見(jiàn)圖3，局部放大由納米小二氧化硅球疏松堆積形成的，見(jiàn)圖4。反應(yīng)6小時(shí)，550℃煅燒3小時(shí)制備的二氧化硅空心微球用掃描電子顯微鏡觀察空心微球比二氧化硅微球殼層比反應(yīng)2小時(shí)的厚，見(jiàn)圖5，局部放大由納米小二氧化硅球緊密堆積形成的，見(jiàn)圖6。反應(yīng)12小時(shí)，550℃煅燒3小時(shí)，制備的二氧化硅微球利用掃描電子顯微鏡觀察殼層比反應(yīng)6小時(shí)的厚，見(jiàn)圖7，局部放大二氧化硅微球是由納米小二氧化硅球緊密堆積形成的，見(jiàn)圖8。
試驗(yàn)結(jié)果表明在相同的反應(yīng)條件下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，生成的復(fù)合微球經(jīng)高溫煅燒，機(jī)械破碎后得到的二氧化硅空心微球的掃描電子顯微鏡照片觀察到微球殼層逐漸變厚。本發(fā)明制備表面圖案化二氧化硅空心微球的制備工藝步驟中反應(yīng)時(shí)間選擇為2～12小時(shí)。
2、煅燒溫度對(duì)二氧化硅微球的影響取反應(yīng)6小時(shí)制備的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球三份各10mg，在其它條件完全相同下，在馬弗爐中，空氣氣氛下，分別連續(xù)升溫至300℃、400℃、550℃煅燒4小時(shí)，自然冷卻至室溫。二氧化硅高分子復(fù)合微球在300℃煅燒后，光學(xué)顯微鏡下顯示為球形，但此時(shí)的微球內(nèi)部的共聚微凝膠還未完全去除，用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試，二氧化硅微球表面含有較多羥基，見(jiàn)圖9中的紅外光譜曲線a；二氧化硅高分子復(fù)合微球400℃煅燒4小時(shí)后，光學(xué)顯微鏡下顯示為球形，用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試，其紅外光譜的結(jié)果表明，在此溫度下，高分子微凝膠已經(jīng)全部分解掉，見(jiàn)圖9中的紅外光譜曲線b；二氧化硅高分子復(fù)合微球在550℃煅燒4小時(shí)，制備的二氧化硅空心微球，用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試，其紅外光譜曲線見(jiàn)圖9中的紅外光譜曲線c，紅外光譜曲線a、紅外光譜曲線b、紅外光譜曲線c與純二氧化硅(圖9中的紅外光譜曲線d)的紅外光譜曲線d相比，紅外光譜曲線b、紅外光譜曲線c與紅外光譜曲線d接近。用全自動(dòng)X-射線衍射儀分析400℃煅燒4小時(shí)制備的二氧化硅空心微球與二氧化硅四方晶系的標(biāo)準(zhǔn)卡片相一致，見(jiàn)圖10。二氧化硅高分子復(fù)合微球，經(jīng)750℃做完熱重分析后的微球，在光學(xué)顯微鏡下觀察，大部分二氧化硅微球球形保持。
試驗(yàn)結(jié)果表明在相同的反應(yīng)條件下所制備的二氧化硅高分子復(fù)合微球在煅燒后，高分子微凝膠都已分解，二氧化硅微球隨煅燒溫度的升高而逐漸變?yōu)榧兌趸杩招奈⑶?，考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，本發(fā)明選擇煅燒溫度為300～550℃。
為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的表面圖案化二氧化硅空心微球，使用掃描電子顯微鏡、傅立葉變換紅外光譜儀、全自動(dòng)X-射線衍射儀進(jìn)行了觀測(cè)試驗(yàn)，各種試驗(yàn)情況如下觀察物品表面圖案化二氧化硅空心微球。
實(shí)驗(yàn)儀器掃描電子顯微鏡，型號(hào)為XL-20，由英國(guó)Philips公司生產(chǎn)；傅立葉變換紅外光譜儀，型號(hào)為EQUINX55，由德國(guó)Brucher公司生產(chǎn)；全自動(dòng)X-射線衍射儀，型號(hào)為D/MAX-III，由日本Rigalcu公司生產(chǎn)。
1、觀察按掃描電子顯微鏡使用方法對(duì)采用本發(fā)明實(shí)施例1制備的表面圖案化二氧化硅空心微球進(jìn)行觀察。
2、測(cè)試按傅立葉變換紅外光譜儀、全自動(dòng)X-射線衍射儀的測(cè)試方法對(duì)表面圖案化二氧化硅空心微球進(jìn)行測(cè)試。
3、觀測(cè)結(jié)果用掃描電子顯微鏡觀察到的圖案見(jiàn)圖1，用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試，所繪制的紅外曲線見(jiàn)圖9中的紅外光譜曲線b，用全自動(dòng)X-射線衍射儀進(jìn)行測(cè)試，所繪制的X-射線衍射曲線見(jiàn)圖10。
掃描電子顯微鏡觀察二氧化硅空心微球呈球形，結(jié)構(gòu)完整，單分散性好，直徑30μm左右，二氧化硅空心微球表面是由許多均勻的小納米二氧化硅球緊密堆積形成。紅外光譜曲線在3446cm-1出現(xiàn)較弱的羥基伸縮振動(dòng)峰，在1092cm-1和805cm-1出現(xiàn)很強(qiáng)的Si-O-Si的特征不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和伸縮振動(dòng)峰。X-射線衍射曲線在2θ為22°、28.4°、31.42°、36.16°等處出現(xiàn)了SiO2的特征強(qiáng)衍射峰，這些衍射信號(hào)與四方晶系SiO2的(101)、(111)、(102)、(200)等點(diǎn)陣面的衍射峰[JCPDS，11-0695]相一致，400℃煅燒后得到的表面圖案化二氧化硅空心微球與四方晶系二氧化硅的晶型相接近。
權(quán)利要求
1.一種表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法，其特征在于該制備方法包括下述步驟(1)制備混合表面活性劑將司班-80與吐溫-80按重量比為5∶1混合配制成混合表面活性劑；(2)配制合成模板油相將步驟(1)配制的混合表面活性劑加入到盛有正庚烷的三口燒瓶中，混合表面活性劑與正庚烷按重量比為1∶115～130混合配制成合成模板油相；(3)制備乳化液將步驟(2)制備的合成模板油相放入三口燒瓶?jī)?nèi)，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，以2～3mL/分鐘的流速通入N2，在18～30℃范圍內(nèi)乳化40～60分鐘，制成乳化液；(4)制備水相將N，N’-亞甲基雙烯酰胺、過(guò)硫酸銨、N-異丙基丙烯酰胺按摩爾比為1∶1.17∶28.3混合，攪拌均勻，制成溶液A；丙烯酸與NaOH按摩爾比為1∶0.3～1配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液為溶液B；將溶液A與溶液B按體積比為6∶1混合，導(dǎo)入氮?dú)庵裂鯕馀磐隇橹梗瞥伤啵?5)制備共聚微凝膠將步驟(4)制備的水相與步驟(3)制備的乳化液按體積比為1∶10制成混合液，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為360～400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌15分鐘；將混合液體積1/154的4.76％四甲基乙二胺水溶液加入到混合溶液中，反應(yīng)3～4小時(shí)，生成共聚微凝膠，傾出剩余的反應(yīng)液，將共聚微凝膠用丙酮和二次水交替洗滌5～6次，最后用丙酮再洗3～4次直到共聚微凝膠所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色沙狀的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠；(6)制備溶脹的共聚微凝膠按重量比為1∶11將共聚微凝膠與濃度為28％的氨水均勻混合，放置12小時(shí)，使其充分溶脹，制成溶脹的P(NIPAM-co-20％AA)共聚微凝膠；(7)制備四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液將四乙氧基正硅烷與正庚烷按體積比為1∶4混合制成四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液；(8)制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球?qū)⒉襟E(6)制備的溶脹共聚微凝膠加入到已經(jīng)乳化40分鐘的沉積油相中，沉積油相為司班-80與正庚烷按重量比為1∶160混合制成，在常溫下，用攪拌機(jī)攪拌，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，用恒壓漏斗以7～8滴/分鐘滴加步驟7制備的四乙氧基正硅烷和正庚烷混合液，反應(yīng)2～12小時(shí)，生成二氧化硅高分子復(fù)合微球，傾去剩余的反應(yīng)液，用二次水和丙酮交替洗滌二氧化硅高分子復(fù)合微球6～7次，最后用丙酮再洗3～4次直到二氧化硅高分子復(fù)合微球所吸附的水被完全脫除，自然晾干，制成白色的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球；(9)制備表面圖案化二氧化硅空心微球?qū)⒉襟E(8)制備的P(NIPAM-co-20％AA)/SiO2復(fù)合微球放置在馬弗爐中，空氣氣氛下，連續(xù)升溫至300～550℃，煅燒3～5小時(shí)，自然冷卻至室溫，制成白色表面圖案化二氧化硅空心微球。
2.按照權(quán)利要求1所述的表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法，其特征在于在配制合成模板油相工藝步驟(2)中，混合表面活性劑與正庚烷其中按重量比為1∶120～125混合配制成合成模板油相；在制備乳化液的工藝步驟(3)中，其中乳化溫度為20～25℃；在制備水相工藝步驟(4)中，丙烯酸與NaOH其中按摩爾比為1∶0.6～0.8配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液；在制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球工藝步驟(8)中，其中反應(yīng)時(shí)間為4～10小時(shí)；在制備表面圖案化二氧化硅空心微球工藝步驟(9)中，其中焙燒溫度為350～500℃、煅燒4～5小時(shí)。
3.按照權(quán)利要求1所述的表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法，其特征在于在配制合成模板油相工藝步驟(2)中，混合表面活性劑與正庚烷按其中重量比為1∶122混合配制成合成模板油相；在乳化工藝步驟(3)中，其中乳化溫度為25℃；在制備水相工藝步驟(4)中，丙烯酸與NaOH的摩爾比其中為1∶0.6配制成濃度為23％的丙烯酸水溶液；在工藝步驟(8)中，其中反應(yīng)為6小時(shí)；在工藝步驟(9)中，其中煅燒溫度為400℃、煅燒時(shí)間為4小時(shí)。
全文摘要
一種表面圖案化二氧化硅空心微球的制備方法，包括制備混合表面活性劑、配制合成模板油相、制備乳化液、制備水相、制備共聚微凝膠、制備溶脹的共聚微凝膠、制備四乙氧基正硅烷和正庚烷的混合液、制備表面圖案化二氧化硅高分子復(fù)合微球、制備表面圖案化二氧化硅空心微球步驟。本發(fā)明與現(xiàn)有的制備方法相比，具有設(shè)計(jì)合理、工藝可行、操作簡(jiǎn)單、SiO
文檔編號(hào)B01J13/02GK1864846SQ200610042660
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者胡道道, 楊菊香, 房喻, 白超良, 沈淑坤, 宋少飛, 孫永亮 申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)