Page 80 - 精细化工2019年第10期

第 36 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.36, No.10
2019 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2019

功能材料
软模板法制备单分散中空有机硅微球

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王少华，张淑芬
（大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘要：通过硅氧烷单体在碱性条件下的水解-聚合反应，制备出了单分散乳液，研究了乳化剂 HLB、反应时间、
乳化剂用量、单体用量等因素对乳液的影响。然后以该乳液为模板、有机硅为壳层进行包覆，得到了中空微球。
采用纳米粒度及 Zeta 电位分析仪、SEM、TEM、EDS、FTIR 对乳液及中空微球进行表征。结果表明，在室温
条件下，反应时间为 6 h 时能够制备出单分散性较好的乳液，通过改变乳化剂用量、单体用量，能够实现对乳
液粒径的调控，调控范围 346~472 nm。以该乳液为模板进行缓慢包覆，当乳化剂质量分数低于 0.003%时，能够
得到形貌规整的单分散中空微球，中空微球的主要成分为有机硅。与硬模板法相比，该模板通过乙醇洗涤即可
除去，制备过程较为简单。
关键词：软模板法；乳液；有机硅；粒径；功能材料
中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 10-2046-06

Preparation of Monodisperse Hollow Organic Silica
Microspheres by Soft Templating Method

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WANG Shao-hua, ZHANG Shu-fen
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）

Abstract: Monodisperse emulsions were prepared through a hydrolysis-polymerization process of siloxane
monomer under alkaline condition. The influences of HLB value of emulsifier, reaction time, emulsifier
content and monomer content on the emulsion properties were studied. Then, hollow microspheres were
prepared by using emulsion as template and organic silicone as shell. The emulsions and microspheres were
characterized by Zetasizer, SEM, TEM, EDS and FTIR. The results showed that highly monodisperse
emulsions were prepared at room temperature for 6 h. By changing the amount of emulsifier and original
monomer, the particle size of the emulsion could be controlled in the range of 346~ 472 nm. The
monodisperse hollow microspheres with regular morphology could be obtained when the mass fraction of
the emulsifier was less than 0.003% by using the emulsion as template, and the main component of hollow
microspheres was organic silica. Comparing with the hard templating method, this preparation process was
relatively simple and the template could be removed by washing with ethanol.
Key words: soft templating method; emulsion; organic silicone; particle size; functional materials

中空微球具有独特的结构特征，如大比表面积、 定组成的物质，局限性较大。硬模板法 [10-13] 能够制
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低密度、高负载性等 ，使其在催化 、药物运输 、 备出形貌规整且粒径可控的中空微球，但该方法中
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能量储存 、光子晶体 、微反应器 等方面应用广 模板的制备及除去过程较为复杂，成本较高。
泛。中空微球的制备方法主要有 3 种：自模板法、 软模板法 [14-16] 制备过程较为简单，模板通过常
硬模板法和软模板法。自模板法 [7-9] 仅适用于含有特 用溶剂洗涤即可除去。Obey 等 [17] 以二甲基二乙氧基

收稿日期：2019-01-29; 定用日期：2019-04-03; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190097
基金项目：国家自然科学基金重点项目（21536002）；国家自然科学基金创新群体（21421005）；教育部长江学者创新团队（IRT-13R06）；
大连理工大学创新团队（DUT2013TB07）
作者简介：王少华（1993—），男，硕士生，E-mail：wshq@mail.dlut.edu.cn。联系人：张淑芬（1960—），女，长江学者特聘教授，zhangshf@
dlut.edu.cn。