Page 83 - 精细化工2019年第10期

第 10 期 王少华，等: 软模板法制备单分散中空有机硅微球 ·2049·

律，乳液的 PDI 变化较大。反应时间为 6 h 时，乳 过调控单体 DMDMS 用量，制备单分散性较好并且
液的 PDI 为 0.003，远小于 0.1，粒径分布非常均匀， 粒径可控的乳液。
体系中动力学稳定性较强，乳液单分散性较好。随
着反应时间增长，体系 PDI 逐渐增大，体系中单体
分子之间的聚合反应仍在进行，乳液的动力学稳定
性逐渐变差，影响有机相液滴的粒径及粒径分布，
使 PDI 呈现不明显的规律。因此，在随后的实验中
反应时间设为 6 h，探索其他条件对乳液的影响。
2.1.3 乳化剂用量对乳液的影响
在反应时间为 6 h、乳化剂 HLB 为 13、单体
DMDMS 质量分数 1.0%时，研究乳化剂用量对乳液
的影响，结果如图 4 所示。

图 5 DMDMS 用量对乳液的影响
Fig. 5 Effect of DMDMS content on the
emulsion properties

2.1.5 乳化剂和单体用量对乳液的协同效应
在反应时间为 6 h、乳化剂 HLB 值为 13、单体
DMDMS 质量分数为 0.8%~1.2%时，根据 2.1.3 和
2.1.4 的结果，定义乳化剂与单体质量分数的比值为
S/D，研究 S/D 对乳液的影响，结果如图 6 所示。

图 4 乳化剂用量对乳液的影响
Fig. 4 Effect of surfactant content on the emulsion
properties

由图 4 可知，随着乳化剂用量的增加，乳液的
多分散指数 PDI 都小于 0.1，即乳液体系的单分散性
较好。乳液的粒径逐渐减小，由 456 nm 逐渐减小至
346 nm。根据 Gibbs 方程 [23] ，随着乳化剂用量的增
加，界面张力会逐渐降低，导致均相成核过程中的

活化能降低，从而会在成核过程中形成更多的“种 图 6 S/D 对乳液的影响
子”位点，假定液滴生长过程中数量保持恒定，生 Fig. 6 Effect of S/D on the emulsion properties
成的油相总量恒定，但被分成了更多的液滴，液滴
粒径则会相应地减小。因此，通过调节乳化剂的用 由图 6 可知，随着 S/D 的增大，乳液的粒径逐
量能够制备出单分散乳液并且实现粒径可控。 渐减小，由 472 nm 逐渐减小至 346 nm，PDI 小于
2.1.4 单体 DMDMS 用量对乳液的影响 0.1，乳液的单分散性较好。即当体系中乳化剂和
在反应时间为 6 h、乳化剂 HLB 为 13、乳化剂 单体的用量在合适的范围内时，乳化剂用量越大，
质量分数 0.001%单体时，研究单体 DMDMS 用量对 单体用量越小，乳液的液滴粒径就越小。其中，
乳液的影响，结果如图 5 所示。 乳化剂用量少，调控范围较大，是主要的粒径调控
由图 5 可知，随着单体 DMDMS 用量的增加， 方式。
乳液 的粒径逐渐增大，由 402 nm 逐渐 增大到 2.2 中空微球的制备
472 nm。多分散指数 PDI 均小于 0.1，即体系的粒径 当单体 DMDMS 质量分数为 1.0%时，在不同的
分布较窄，单分散性较好。在“种子”生长过程中， 乳化剂含量条件下制备单分散乳液，然后以该乳液
种子数量恒定，随着单体用量的增多，生成的油相 为模板进行包覆，制备得到的中空结构的 SEM 及
增多，则相应的乳液液滴粒径增大。因此，能够通 TEM 图如图 7 所示。