聚合物微球

中空型聚合物微球
中空型聚合物微球是内部含有一个或多个空腔的特殊微球 材料。
(1) 其外部的聚合物壳层与内部的空腔折光指数有所差异， 因此具备良好的光散射性能，可用作优质的聚合物系遮盖 剂。 (2) 微球内部的空腔可以封装水、有机溶剂等多种小分子化 合物，以及其他功能性化合物，因而可以对药物、香料等 实现包埋和控制性释放作用，达到缓释的效果。 (3) 另外，相比于完全实心的聚合物微球，中空结构的微球 密度低，可使材料实现轻量化目的。
• 化妆品行业的应用
中空型聚合物微球内部具有空腔，可将香料、水或油以及 防晒、美白、祛斑等功效性活性物包埋于微球的空腔之中， 避免了化妆品使用初期活性物浓度过高，而一段时间后浓 度又急剧下降给皮肤带来的不适。同时，这样可延长活性 物的释放时间，明显增加化妆品的作用持久性。
中空型聚合物微球具有出色的光散射性能，能起到增白作用， 其自身就可作为防紫外线的添加剂用于防晒化妆品中。不同 于TiO2等形状不规则的无机粉末，球状的聚合物微球加入化 妆品后，在皮肤上的延伸性、舒适性和触感性都较好。
生化医药领域的应用
• 作为药物载体
中空型聚合物微球可将药物包埋于内部的空腔，因此常 作为药物载体，广泛应用于药物输送系统。 主要是利用微球的温敏性或生物降解性，在体内缓慢释 放出药物，延长药物的半衰期，使药物在体内的浓度长 时间保持在要求浓度以上。同时，可对药物起到保护作 用，尤其是避免某些蛋白质药物被体内蛋白质酶降解而 失活。
碱溶胀乳液聚合法
• 首先是合成一个包含可离子化的核的核壳结构乳胶微球， 然后在碱存在下将核壳微球加热到超过聚合物壳的软化点， 碱中和核聚合物在微球内部形成聚电解质。随后由于渗透 扩散使水吸收进入内部，导致微球扩张而形成中空。
• Kowalski等首先用一种含羧基的不饱和单体和其他不饱和 单体(如丙烯酸酯、苯乙烯)共聚制得种子乳液，然后进行 种子乳液聚合，形成可渗透的硬壳，而种子成为乳胶粒的 核。在壳的玻璃化转化温度以上用挥发性碱中和核上的羧 基，使核膨胀，从而壳层被二维拉伸而增大，降温以后壳 层被定型，然后干燥得到中空结构的粒子。
乳液液滴模板法
• 乳液液滴模板法是以乳液液滴为微反应器，利用界面化学 反应制备各种中空聚合物微球的方法。对于用反相乳液液 滴制备中空材料，可直接将包含油性单体的油相 和水配 成反相乳液，以液滴为模板引发乳液界面聚合，然后除去 模板制得中空材料。
• 乳液液滴界面自组装 可以认为是一种特殊的乳液液滴模板法，它可以用来制备 各种形态的胶囊。这种方法通过有序自组装乳胶胶体于乳 液液滴界面，随后将组装体联结在一起以形成微胶囊。
遮盖聚合物的使用可在部分替代涂料中TiO2颜料的添加量， 从而提高涂料的遮盖力，并且降低成本。另外，对改善涂 料的耐污性、耐擦洗性和提高涂料的保色性有很好的效果。
制备彩色聚合物微球存在球形规整性、 粒径可控性、 结 构可控性等难以掌握的问题,要使聚合物微球中包含着色 剂且不改变微球的结构和功能存在着一定的难度。
聚合物微球
• 20世纪80年代初，Okubo提出“粒子设计”的概念。
• 聚合物微球是指具有圆球形状且粒径在数十纳米到数百微 米尺度范围内的聚合物粒子。
聚合物微球具有如下特征：
( 1 ) 小的粒子尺寸和体积使得整个粒子作为微反应器时对外 界刺激具有响应性快和反应速率高；
( 2 ) 大的比表面积可作为吸附、脱附、化学反应和光散射等 的位置。通常,1 g尺寸为100nm的聚合物粒子有数十平方米 到数百平方米的表面积；
中空聚合物微球在涂料中的应用
• 遮光性是涂料的一个重要性能指标。早期涂料工利用 TiO2微粒较高的折光率，但是TiO2含量过高时，会发生团 聚而严重影响光散射性，从而降低了涂料的遮光性。
遮盖聚合物主要是利用空气泡对光线的高散射性来提高涂 层的遮盖效果，通过中空结构微球的光线经过空腔内的空 气时就会被散射，经过另一端的球壳时会被再次散射，在 光线穿过涂膜时积累多次散射就会增强涂膜的遮盖性。
聚合物微球调驱技术
• 聚合物微球是一种新型堵水调驱材料。该材料主要包括吸 水树脂和活性高分子溶胶，吸水树脂具有膨胀倍数大、韧 性好和有效延迟膨胀性能等优点，能随注入水运移到地层 深部，对地层大孔道形成高强度封堵，使出水量大幅度下 降甚至接近零。
• 活性高分子溶胶为核壳型结构，外部为阴离子型，保证在 水中稳定存在，并能防止在地层吸附。微球高温水化膨胀 后，内部的大量阳离子材料膨胀程度比外部材料大，因此 阳离子材料外露，与相邻的微球外壳发生交映，从而实现 逐级、逐层深部调驱，最终实现水降油升的效果。
( 3 ) 在介质中,聚合物粒子由于重力、电场和布朗运动时,具有 高的渗透性和可运动性；
( 4 ) 由于粒子之间的静电排斥作用、 范德华力作用和体积排 斥作用,聚合物微球的分散乳液能够长时间得到稳定存在；
( 5 ) 均一的尺寸分布和带有不同功能性基团的表面使得聚合 物微球能够在更多的理论和实际中得到应用 。