專利名稱：P(St-4VP)-SiO₂納米復合粒子及合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機-無機納米復合粒子及合成方法，具體地說是一種 P(St-4VP-Si02納米復合粒子及合成方法。
背景技術：
具有特定形態(tài)的納米級有機/無機復合粒子顯現(xiàn)出各種引人注目的性質(zhì)(如電 學性質(zhì)、光學性質(zhì)、催化性質(zhì)、力學性質(zhì)和流變性質(zhì)等)，其應用日趨廣泛，可應 用于制備高耐磨、高強度復合涂層、功能涂層、生物催化劑、藥物的載體、氣相' 色譜的固定相、新型復合磁性材料、新型導電高分子復合材料、光學晶體的構件 和新型發(fā)光材料、傳感器材料以及其它功能材料等。按照前體粒子的不同，有機/ 無機納米復合粒子可分為有機核-無機殼體系和無機核-有機殼體系。聚合物包覆 無機粒子或無機物包覆聚合物粒子都可以改變前體粒子的性質(zhì)并得到具有特定結(jié) 構和形態(tài)的納米復合粒子。無機物包覆聚合物納米復合粒子的制備方法有如下三 種溶膠-凝膠、雜凝聚和層層自組裝法，其中溶膠-凝膠法簡單方便，是形成納
米復合粒子最有吸引力的一種方法，但要求無機物和聚合物粒子表面之間有較好
的化學親合力。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供種P(St-4VP)-Si02納米復合粒子；本發(fā)明另 一目的是提供一種制備所述P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法。
技術方案本發(fā)明所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子，其特征在于該納米復 合粒子是以(P(St-4VP)粒子為核、Si02為殼所組成。
所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法，包括以下步驟 (1)在反應容器中加入St、 4VP、 PVP和水，在N2保護下攪拌30 min;其 重量比是4VP+St為9.93-9.43%,水為89.33-84.91%, PVP為0.74-5.66%，其中 4VP與St的重量比為1/19-1/4。(2) 在N2保護下，將步驟(1)所得的混合物加熱到70°C，然后加入與步驟 (1)中4VP+St等重量的KPS水溶液(1%，質(zhì)量分數(shù))，反應24 h得到P(St-4VP)
乳液；
(3) 在反應容器中加入乙醇、NH4OH和步驟(2)所得的P(St-4VP)乳液，攪 拌、保持在30°C;其重量比是P(St-4VP)乳液為5.45-5.30%，乙醇為94.13-91.43%， NH4OH為0.42-3.27%。
(4) 加入1.0-4.0倍步驟(3)中P(St-4VP)乳液重量的TEOS乙醇溶液(50%， 質(zhì)量分數(shù))反應12-15 h，得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子懸浮液；
(5) 對步驟(4)所得的懸浮液進行離心分離，即得到P(St-4VP)-Si02納米復 合粒子。
采用共單體4VP與St共聚制備P(St-4VP)粒子，通過其粒子表面的4VP分子 中的堿性N原子與Si02粒子表面的酸性羥基之間的酸-堿相互作用，改善聚合物
粒子與Si02之間的化學親合力，促使Si02納米粒子包覆在聚合物粒子表面形成殼
層。在反應介質(zhì)中，TEOS發(fā)生水解和縮聚反應生成納米Si02粒子，它們包覆在 P(St-4VP)粒子表面形成Si02殼，即得到以P(St-4VP)粒子為核、Si02為殼的納米復 合粒子。
4VP用量對P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的形態(tài)有影響。隨4VP用量增加，由 于P(St-4VP)粒子與納米Si02粒子之間的相互作用提高，復合粒子的Si02殼層表 面變得粗糙和不規(guī)則。PVP用量對P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的尺寸和形態(tài)有影 響。隨PVP用量增加，P(St-4VP)粒子數(shù)增加，P(St-4VP)粒子的尺寸下降，從而導 致P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的尺寸下降，同時復合粒子的Si02殼層表面從粗 糙變得光滑。NH4OH用量對P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的形態(tài)有影響。隨NH4OH
用量增加，復合粒子的Si02殼層表面變得粗糙。在包覆過程中，NH4OH對TEOS
生成Si02起著催化作用。NH40H用量增加促使Si02生成以及沉積速率提高，同 時部分Si02聚集產(chǎn)生較大的Si02粒子，導致Si02殼層表面變得粗糙。TEOS用量 對P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的尺寸有影響。隨TEOS用量增加，P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的尺寸增大，即Si02殼層厚度增加。這是由于TEOS用量增加導致納米Si02粒子的生成數(shù)量增加，因此Si02殼層變厚。有益效果合成前體粒子P(St-4VP)時所用的引發(fā)劑是常用廉價引發(fā)劑KPS; P(St-4VP)乳液可直接用于Si02包覆過程，不需進行溶劑交換或離心處理。


圖1是實施例1制備的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的TEM照片。 圖2是實施例2制備的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的TEM照片。 圖3是實施例3制備的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的TEM照片。 圖4是實施例4制備的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的TEM照片。
具體實施方式
實施例l:一種本發(fā)明所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子，它是以(P(St-4VP)粒子為核、 Si02為殼所組成，其合成方法包括以下步驟1、 P(St-4VP)粒子制備250mL反應瓶中加入9.5gSt、 0.5g4VP、 1.5gPVP、 90.0 g水。N2保護下室溫攪拌30 min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液(1%，質(zhì)量分數(shù))，反應24h得到P(St-4VP)乳液。2、 P(St-4VP)-Si02復合粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.85 g NH4OH、 5.5 g步驟1合成的P(St-4VP)乳液，30°C下加入11.0 g TEOS乙醇溶液(50%，質(zhì)量分數(shù))，反應14h得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子懸浮液；將反應 產(chǎn)物離心分離即得到P(St-4VP)- Si02納米復合粒子，其TEM照片如圖1所示。 實施例2:另一種本發(fā)明所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法，包括以下步驟1、 P(St-4VP)粒子制備250mL反應瓶中加入8.0gSt、 2.0g4VP、 6.0gPVP、 90.0 g7K。 N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液 (1%，質(zhì)量分數(shù))，反應24h得到P(St-4VP)乳液。2、 P(St-4VP)-Si02復合粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.85 g NH4OH、 5.5 g步驟1合成的P(St-4VP)乳液，30°C下加入11.0 g TEOS乙醇溶液 (50%，質(zhì)量分數(shù))，反應13h得到P(St-4VP)/Si02納米復合粒子懸浮液；將反應 產(chǎn)物離心分離即得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子，其TEM照片如圖2所示。 實施例3:另一種本發(fā)明所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法，包括以下步驟1 、 P(St-4VP)粒子制備250 mL反應瓶中加入9.0 g St、 1.0 g 4VP、 0.75 g PVP、 90.0g7jC。 N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液 (1%，質(zhì)量分數(shù))，反應24h得到P(St-4VP)乳液。2、 P(St-4VP)-Si02復合粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、3.40 g NHUOH、 5.5 g步驟1合成的P(St-4VP)乳液，30°C下加入22.0 g TEOS乙醇溶液 (50%，質(zhì)量分數(shù))，反應15h得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子懸浮液；將反應 產(chǎn)物離心分離即得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子，其TEM照片如圖3所示。 實施例4:另一種本發(fā)明所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法，包括以下步驟1、 P(St-4VP)粒子制備250 mL反應瓶中加入8.0 g St、 2.0 g 4VP、 1.50 g PVP、 90.0g水。N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液(1%，質(zhì)量分數(shù))，反應24h得到P(St-4VP)乳液。2、 P(St-4VP)-Si02復合粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.425 g NH40H、5.5 g步驟l合成的P(St-4VP)乳液,30。C下加入5.5 gTEOS乙醇溶液(50%, 質(zhì)量分數(shù))，反應12h得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子懸浮液；將反應產(chǎn)物離心 分離即得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子，其TEM照片如圖4所示。
權利要求
1、一種P(St-4VP)-SiO2納米復合粒子，其特征在于該納米復合粒子是以P(St-4VP)粒子為核、SiO2為殼所組成。
2、 一種如權利要求1所述的P(St-4VP)-Si02納米復合粒子的合成方法，其特 征在于該合成方法包括以下步驟(1) 在反應容器中加入St、 4VP、 PVP和水，在N2保護下攪拌30 min;其 重量比是4VP+St為9.93-9.43%，水為89.33-84.91%， PVP為0.74-5.66%，其中 4VP與St的重量比為1/19-1/4 ;(2) 在N2保護下，將步驟(1)所得的混合物加熱到70°C，然后加入與步驟 (1)中4VP+St等重量的質(zhì)量分數(shù)為1%的KPS水溶液，反應24 h，得到P(St-4VP)乳液；(3) 在反應容器中加入乙醇、NH4OH和步驟(2)中所得的P(St-4VP)乳液， 攪拌、保持在30。C;三者的重量比是P(St-4VP)乳液為5.45-5.30%，乙醇為 94.13-91.43%， NH4OH為0.42-3.27%;(4) 加入1.0-4.0倍步驟G)中P(St-4VP)乳液重量的質(zhì)量分數(shù)為50%的TEOS 乙醇溶液，進行反應12-15 h，得到P(St-4VP)-Si02納米復合粒子懸浮液；(5) 對步驟(4)所得的懸浮液進行離心分離，即得到P(St-4VP)-Si02納米復 合粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚(苯乙烯-共-4-乙烯基吡啶)(P(St-4VP))-SiO₂納米復合粒子及合成方法。其納米復合粒子是以P(St-4VP)粒子為核、SiO₂為殼所組成。其合成方法反應容器中加入苯乙烯(St)、4-乙烯基吡啶(4VP)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和水，N₂保護下攪拌30min，加熱到70℃，加入過硫酸鉀(KPS)水溶液，聚合反應24h，得到P(St-4VP)乳液；反應容器中加入乙醇、NH₄OH和P(St-4VP)乳液，攪拌、保持在30℃，加入正硅酸乙酯(TEOS)乙醇溶液，反應12-15h得到P(St-4VP)-SiO₂納米復合粒子懸浮液；離心分離即得到P(St-4VP)-SiO₂納米復合粒子。
文檔編號B01J13/02GK101402030SQ200810234950
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月11日 優(yōu)先權日2008年11月11日
發(fā)明者吳石山, 健 沈 申請人:南京大學