Page 84 - 精细化工2019年第10期

·2050· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

乳化剂质量分数：a,d—0.005%；b,e—0.003%；c,f—0.001%
图 7 不同乳化剂用量中空结构的 SEM 及 TEM 图像
Fig. 7 SEM and TEM images of hollow microstructures at
different surfactant contents 图 8 中空微球的元素分布图像
Fig. 8 Element mapping images of hollow microspheres
由图 7 可知，在乳化剂质量分数为 0.001%时，
包覆结果为形貌规整且单分散性较好的中空微球，
微球粒径约为 564 nm，壳层厚度约为 72 nm，内部
空腔的尺寸约为 420 nm，其 PDI 为 0.073，微球单
分散性较好。随着乳化剂用量的增大，包覆结果中
逐渐出现了半球类型的碗状结构。当乳化剂质量分
数为 0.003%时，如图 7b、e 所示，包覆结果中既有
半球状帽子结构，又有中空微球结构，半球状结构
的壳层厚度约为 50 nm，中空微球的壳层厚度约为
58 nm。当乳化剂质量分数为 0.005%时，包覆结果

全部为半球状结构，壳层厚度约为 48 nm。据 Zoldesi 图 9 中空微球的 FTIR 谱图
等 [24] 报道，该包覆机理是包覆时加入的 TEOS 与之 Fig. 9 FTIR spectra of hollow microspheres
前加入的 DMDMS 单体通过共聚作用，在乳液的表
–1
面进行生长，TEOS 充当了交联剂的作用，保证了 由图 9 可知，1414、1263 cm 为硅碳键特征吸
–1
壳层的形成。随着乳化剂用量的增多，一方面当体 收峰，810、1092 cm 为硅氧键特征吸收峰，3458
–1
–1
系中乳化剂含量超过临界胶束浓度（CMC）后，可 cm 为硅羟基特征吸收峰，2965 cm 为碳氢键的特
–1
能会形成部分胶束，增溶硅源；另一方面，其在乳 征吸收峰。在 900~980、1720 cm 处没有脂环醚及
液表面的吸附密度过大，导致硅源与乳液的接触面 酯基特征吸收峰，则说明中空微球 EDS 分析中的 C
较小，这两方面原因使得生成的壳层厚度较薄，而 元素并非乳化剂所残留，产物中没有乳化剂的存在，
在包覆过程中一直处于动态搅拌状态，该过程中产 即乳化剂在离心洗涤过程中被完全除去，中空微球
生离心力导致壳层塌陷，形成半球类型的碗状结构。 的壳层是通过 TEOS 与 DMDMS 共聚作用形成的。
因此，在制备过程中需控制乳化剂质量分数低于
3 结论
0.003%，才能够得到单分散中空微球。
2.3 中空微球成分表征 在本研究中，以 DMDMS 为单体，以 Tween80
2.3.1 中空微球 EDS 分析 和 Span80 复配为乳化剂，通过单体在碱性条件下水
中空微球的 EDS 分析如图 8 所示。 解-聚合反应制备出了单分散 PDMS 乳液，并以其为
由图 8 可知，中空微球含有 C、O、Si 3 种元素， 模板进行包覆得到了单分散中空有机硅微球。通过
3 种元素在微球上均匀分布，且 Si 的含量最多，O 对影响因素的研究表明：（1）以 DMDMS 为单体，
的含量次之，而 C 的含量最少。因此，该中空微球 在复配乳化剂 HLB 为 13，反应时间为 6 h 时即可得
的成分为有机硅。 到单分散性更高的 PDMS 乳液；（2）通过改变乳化
2.3.2 中空微球的 FTIR 分析 剂和单体 DMDMS 用量能够调控乳液粒径，调控范
中空微球的 FTIR 如图 9 所示。 围 346~472 nm，其中，乳化剂用量是主要的调控方