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1、,2009,23(4):257~264技术进展SILICONEMATERIAL*中空二氧化硅微球的制备方法研究进展1,22222,**1顾文娟,廖俊,吴卫兵,易生平,黄驰,黎厚斌(1.武汉大学印刷与包装系,武汉430072;2.有机硅化合物及材料教育部工程研究中心,武汉430072)摘要:介绍了中空二氧化硅微球的性质特点和应用范围,归纳了中空微球的一些主要制备方法,重点介绍了模板法(溶胶-凝胶法、层层自组装法)和乳液法的研究进展,讨论了不同方法之间的的优缺点。在此基础上,对中空二氧化硅微球的研究前景进行了展望。关键
2、词:中空,二氧化硅,模板法,乳液法中图分类号:TK12712文献标识码:A文章编号:1009-4369(2009)04-0257-08近年来,具有特殊拓扑结构的粒子引起了人的一种方法。顾名思义,就是先以特定的物质作们广泛的关注。其中,有关中空微球的研究已经为形貌辅助物)))模板,然后根据需要将材料包[1]成为材料科学领域的研究焦点。覆或填充在模板中得到所需的形貌。可以作为模[18][19-22]中空微球是一类具有独特形态的材料,粒径板的材料有囊泡、胶束、聚合物乳胶[23-27][28-31]在纳米级至微米级,具有比
3、表面积大、密度低、粒、无机物小颗粒等等。稳定性好等特性。由于其内部中空,可以封装气模板法按照壳层的生成方式不同又分为溶胶体或者小分子物质(如水、烃类)等易挥发溶-凝胶法(sol-gel)和层层自组装法(layerby剂,当然也可以封装其它具有特殊功能的化合layer)。[2-4]物;因此可以应用到药物控释、形貌控制模11111溶胶-凝胶法(sol-gel)[5-6][7][8]板或微胶囊封装材料(药物、颜料、溶胶-凝胶法一般是先制备表面功能化的模[9]化妆品、油墨和生物活性试剂),处理水污板颗粒或者加入表面活性剂,
4、利用有机硅烷的水[10][11][12]染,化学催化和生物化学等方面;同解/缩合反应,在模板的表面形成二氧化硅壳层。时,通过调整微球尺寸以及空腔和壁厚可以有效聚合物胶束和乳胶粒虽然都可被应用做模[13]实现对隔声、光、热、机械等性能随心所欲板。但一般来讲,乳胶粒作为模板粒径较大;在的设计,在工业上有广泛的应用前景。亚微米到微米范围,胶束作为模板粒径较小,大中空二氧化硅微球由于本身的高熔点、高稳多低于100nm。胶束作为模板的优点是:通过定性、无毒等特殊性质,使其应用领域得到进一调整聚合物的尺寸、聚集情况以及溶剂可以
5、实现步的拓展。例如可以做成轻质填料、耐火材料应对胶束的尺寸和形貌的控制。用到高端包装领域;在其空腔封装功能化合迄今为止,应用的聚合物胶束都是由AB或[14][15]物,既可以制成具有缓释功能的药物,又ABA型聚合物组成的核-冠结构。在这些体系能够在人造细胞、疾病诊治等方面具有一定的价中,胶束的/冠0可以汇集无机物前驱体,[16-17]值,被应用到医药、医疗、防伪和香料等/核0则作为中空结构的模板。无机材料的前驱行业。因此,二氧化硅中空微球的制备受到了广体被吸附到胶束的/冠0部,聚合形成中空颗大研究人士的关注。本文对
6、二氧化硅中空微球的粒的壳;聚合物核将通过煅烧或者其它方式去制备方法进行了总结。收稿日期:20090226。1制备方法作者简介:顾文娟(1985)),女,博士生。*基金项目:湖北省自然科学基金(2005ABA034);湖北111模板法省催化材料重点实验室基金(CHCL06003)。模板法是在制备特殊形貌材料中应用比较多**联系人,E-mai:lchihuang@whu1edu1cn。#258#第23卷[32]除,从而在无机物的壳内形成中空结构。化硅,二氧化硅在表面活性剂的缝隙中包覆聚合[26]S1B1Yoon等人利用
7、分散聚合法制备的聚物微球;最后将得到的聚合物微球洗涤、煅烧,苯乙烯微球作为模板,加入表面活性剂十六烷基得到规整的中空二氧化硅微球,采用这种方法得三甲基氯化铵自组装到模板表面(主要起控制到的产物粒径330~500nm,壁厚约33nm。反壳层上介孔的作用);然后加入正硅酸乙酯应过程如图1所示。(TMOS)和盐酸,通过水解缩聚反应形成二氧图1以聚苯乙烯微球为模板制备中空二氧化硅示意图[2]YufangZhu等人以聚乙烯吡咯烷酮胶反应,得到核壳结构的二氧化硅微球;通过煅(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的烧处理即
8、可得到壳厚60nm,粒径约200nm的聚集体作为模板,在水介质中以氢氧化钠溶液为中空二氧化硅微球。反应过程如图2所示。催化剂,利用正硅酸乙酯在其表面发生溶胶-凝图2以PVP和CTAB为模板制备中空二氧化硅示意图AnilKhanal等人则利用ABC型三嵌段聚合在胶束中加入阴离子物质能够抵消PVP所带正物形成核-壳-冠型(ABA)型结构的胶束作电荷,使PVP的形
