一种制备纳米中空无机微球的方法

摘要

一种制备纳米中空无机微球的方法，本发明利用一种特殊的硅烷乳化剂形成的微乳液，利用无机物前驱体在油/水界面的吸附、水解、缩聚和后处理，制备具有一定壳层厚度和强度的纳米中空无机微球。本发明的特点是，已通过微乳液的方法一步直接得到粒子大小、壳层厚度可控的中空无机微球。避免了通过模板法需首先合成聚合物微球模板。由于聚合物模板吸附无机物前驱体的能力有限，使得吸附的无机物壳层的厚度小，得到的中空微球的强度低。同时省却了聚合物模板的需通过溶剂溶解或灼烧的方法去除的繁琐。因此，本发明制备中空无机微球具有简单、易做，且粒子尺寸和壳层厚度可调的优点。

主权项

1.一种制备纳米中空无机微球的方法，其特征在于，包括如下步骤：将乳化剂溶解在水中，在搅拌下，将溶解有适量无机前驱体的油相加到上述水溶液中，获得正相微乳液，微乳液稳定后，然后滴入适量催化剂，并保持搅拌，促使前驱体在两相界面发生水解、缩聚反应，在20～95℃的温度下水解缩聚反应，水解缩聚时间为6～90小时，水解缩聚时加入催化剂，然后熟化1～72小时，过滤、然后真空干燥，即可得到中空的纳米二氧化钛无机物微球；所说的油相选自与水不相溶的有机液体；所说的乳化剂选自硅烷乳化剂或硅烷乳化剂与其他普通的阳离子，非离子或阴离子乳化剂的混合物；无机物前驱体选自正硅酸乙酯、钛酸正丁酯或钛酸异丙酯；硅烷乳化剂为阳离子型硅烷乳化剂、非离子型硅烷乳化剂或阴离子型的硅烷乳化剂；阳离子型的硅烷乳化剂结构如下：R(3-n)XnSiR′N⁺R″₂R′″_Y-式中：n＝1～3；R为CH₃-、CH₃CH₂-或苯基；X为卤素原子、C1～C4的烷氧基、酰氧基；R′为-(CH₂)_2～8；R″为CH₃(CH₂)_0～8-；R′″为(CH₂)_1～30Z，其中Z为-CH₃、-OH、-SH或-CH＝CH₂；Y为卤素原子；或阳离子型的硅烷乳化剂结构如下：R(3-n)XnSiCH₂CHR′COZ(CH₂)mN⁺R″₂R′″Y式中：n＝1～3；R为CH₃-或CH₃CH₂-；X为卤素原子、C1～C4的烷氧基、酰氧基；R′为H或CH₃(CH₂)_0～8；Z为O或NH；m＝1～10；R″为CH₃(CH₂)_0～8-；R′″为(CH₂)_1～30Z；其中Z为CH₃或-OH，-SH；Y为卤素原子；或如下结构的阳离子硅烷化合物：或为如下结构的非离子硅烷乳化剂：R(3-n)XnSi(CH₂)m(CH₂CH₂O)₁Y式中：n＝1～3，m＝1～10，l＝1～40；R为CH₃-或CH₃CH₂-；X为卤素原子、C1～C4的烷氧基或酰氧基；Y为H，CH₃，CH₃CH₂；或非离子硅烷乳化剂的结构如下：R(3-n)Xn SiCH₂CHZCOO(CH₂CH₂O)₁Y式中：n＝1～3；l＝1～40；R为CH₃-或CH₃CH₂-；X为卤素原子如Cl，Br，I、C1～C4的烷氧基或酰氧基；Z为H，CH₃(CH₂)_0～8；Y为H，CH₃，CH₃CH₂；阴离子硅烷乳化剂的结构如下：R(3-n)Xn Si(CH₂)mYM⁺或为：式中：n＝1～3；m＝3～36R为CH₃-或CH₃CH₂-；X为卤素原子、C1～C4的烷氧基或酰氧基；Y为SO₃^-，COO^-，SO₄^2-基团；M为NH₄⁺，Na⁺，K⁺，Li⁺，Mg²⁺阳离子；其他普通的阳离子乳化剂选自C₃～C₃₆的长链烷基季铵盐或C₃～C₃₆的长链烷基季磷盐；其他普通的非离子乳化剂选自低聚环氧乙烷或环氧乙烷与环氧丙烷共聚的低聚物的酯或醚；其他普通的阴离子乳化剂选自C₃～C₃₆的长链烷基的硫酸盐、磺酸盐或羧酸盐。