Page 179 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 贾济如，等: 氨基蒽醌聚氨酯紫色微球的粒径调控及形貌 ·165·

由图 2 可知，乳化剂 SDBS 质量分数从 0.5%逐渐增 乳滴之间发生粘连，容易发生破乳。
加到 4.5%，微球粒径均在 300~400 nm。选用 SDBS 2.4 发色体 DA 用量对氨基蒽醌聚氨酯紫色微球粒
质量分数为 3.5%时，乳化最充分，微球粒径集中在 径影响
347 nm 左右，PDI 为 0.099，分布较窄、较为均匀。 为探讨发色体 DA 在壁材中的添加量对微球粒
径分布的影响，根据表 1 配方，制备出 5 组紫色微
球。DA 用量对微球粒径与分布的影响见图 4。

图 2 SDBS 乳化剂质量分数对微球粒径与分布的影响
Fig. 2 Effect of SDBS emulsifier mass fraction on the particle
size and distribution of DAPM
图 4 DA 用量对微球粒径与分布的影响
2.3 乳化速度对氨基蒽醌聚氨酯紫色微球粒径影响 Fig. 4 Effect of DA dosage on the particle size and distribution
微球粒径最终大小由乳液分散液滴大小决定。 of DAPM

合适的乳化速度有益于微球平均粒径大小及分布的
由图 4 可知，随着发色体用量从 0.1 mmol 增加
控制。乳化速度快慢反映了乳化强度的强弱，通常
到 2.0 mmol，微球的平均粒径基本在 400~600 nm，
乳化强度越强，乳液分散得越均匀充分，乳液液滴
说明染料的用量对微球壳层体系的制备没有明显地
及微球的粒径分布越窄。乳化速度对微球粒径分布
影响。原因可能是发色体 DA 中的—NH 2 与 IPDI 中
的影响如图 3 所示。 —NCO 反应生成的脲基含量较少，且产物只是预聚

物，不会影响微球壁材的整体分子量，微球壁的厚
度也不会发生明显改变，粒径无明显变化趋势。当
染料量为 1.0 mmol 时，微球的 PDI 最小，为 0.121，
粒径分布相对最窄。
2.5 氨基蒽醌聚氨酯微球形貌分析
图 5 为乳化剂 SDBS 质量分数为 3.5%，乳化搅
拌速度为 8000 r/min，壁材中染料添加量为 1.0 mmol
的聚氨酯微球 SEM 和 TEM 图像。从图 5a 中可观察
到，微球颗粒呈完整球形，表面光滑、分布密集，

且大小较为均一，粒径分布在 500 nm 左右。b 图中颜
图 3 乳化速度对微球粒径与分布的影响
Fig. 3 Effect of emulsifying speed on the particle size and 色较深的是微球的聚氨酯外壳，外壳厚度大约在
distribution of DAPM 100 nm 左右，微球尺寸在 400~500 nm。由于球内芯
只有少量 HD，在抽真空条件下，可观察到微球内
在 4000 和 6000 r/min 均质速度乳化下，微球的
部是空心结构。
粒径分布很宽。随着乳化速度增加到 8000 r/min，

微球乳液的平均粒径明显减小，且分布集中，说明
乳液滴大小均匀。这是由于在乳化过程中，随着搅
拌速度的提高，剪切应力增大，当乳液液滴的表面
张力不足以抵消搅拌的剪切应力时，乳液液滴就会被
分散成粒径更小的液滴。当乳化速度超过 8000 r/min
时，微球乳液平均粒径呈稍微增大趋势。这是因为

乳化速度过大，分散的乳滴发生强烈碰撞，体系所 图 5 聚氨酯微球 SEM 图（a）和 TEM 图（b）
具有的能量增加，变得不稳定；乳滴表面破裂或者 Fig. 5 SEM (a) and TEM (b) images of DAPM