Preparation of Terpolymer Microspheres with Broad Band UV-blocking Performance

doi:10.7503/cjcu20200850

Abstract

Abstract:

Monodispersed ternary polymer microspheres with broadband UV-blocking performance were successfully prepared through the self-stabilized precipitation polymerization（2SP） of vinyl acetate（VA）， maleic anhydride（MA） and a commercial vinyl UV absorber， 2-｛2-Hydroxy-5-［2-（methacryloyloxy）ethyl］phenyl｝-2H-benzotriazole（NB）， using 2，2'-azobisisob-utyronitrile（AIBN） as an initiator. The effects of solvent， monomer feed ratio， initiator concentration， monomer concentration， reaction temperature and reaction time on the morphology， particle diameters， size distribution and UV-blocking performance of the resultant polymeric microspheres were investigated systematically. The structure， appearance and UV-blocking property were studied by Fourier transform infrared（FTIR） spectroscopy， scanning electron microscopy（SEM）， laser diffraction particle size analyser and UV transmittance spectroscopy. The experimental results indicated that the mixed solvent of ethyl benzoate and n-heptane with 7∶3 volume ratio is the optimal solvent for preparation of monodispersed poly（VA-co-MA-co-NB）（PVMN） microspheres via 2SP process. The diameters and UV-blocking performance of the polymeric microspheres can be easily controlled by facile change of reaction conditions. With the increase of ratio of UV absorber NB， initiator concentration， monomer concentration and reaction temperature， the size of the polymeric microspheres increased while still keeping well dispersity. The dry diameter of PVMN microspheres can be ranged from （249±19） nm to （1434±213） nm， and optical PVMN microspheres could surprisingly block about 90% UV radiation. In addition， the established preparative strategy can be potentially extended to other UV-absorbant vinylic monomer and is a versatile method for fabricating stable polymer UV absorber.

Key words: Self-stabilized precipitation polymerization, UV-blocking, Ternary copolymer, Microsphere

CLC Number:

O631.3

TrendMD:

LIU Xiaojin, LI Ting, WANG Yang, DONG Weifu. Preparation of Terpolymer Microspheres with Broad Band UV-blocking Performance[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 1965.

Figures/Tables 24

References 29

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Solvent	Solubility parameter/MPa^1/2	Polarity parameter	Result
Isoamyl acetate	16.6	4.63	Sediment
Ethyl butyrate	16.2	5.20	Sediment
Butyl acetate	17.5	5.01	Solution
Ethyl acetate	18.6	6.02	Solution
n?Amyl acetate	17.1	4.75	Sediment
Ethyl benzoate	16.8	5.98	Dispersion
Xylene	ca.18	ca. 2.3	Dispersion

Solvent	Solubility parameter/MPa^1/2	Polarity parameter	Result
Isoamyl acetate	16.6	4.63	Sediment
Ethyl butyrate	16.2	5.20	Sediment
Butyl acetate	17.5	5.01	Solution
Ethyl acetate	18.6	6.02	Solution
n?Amyl acetate	17.1	4.75	Sediment
Ethyl benzoate	16.8	5.98	Dispersion
Xylene	ca.18	ca. 2.3	Dispersion

V(EBZA)∶V(heptane)	Con.(%)	Particle diameter/nm	V(EBZA)∶V(heptane)	Con.(%)	Particle diameter/nm
10∶0	42.23	249±19	7∶3	49.60	483±28
9∶1	46.70	258±18	6∶4	49.50	575±24
8∶2	49.08	406±29	5∶5	43.84	748±25

V(EBZA)∶V(heptane)	Con.(%)	Particle diameter/nm	V(EBZA)∶V(heptane)	Con.(%)	Particle diameter/nm
10∶0	42.23	249±19	7∶3	49.60	483±28
9∶1	46.70	258±18	6∶4	49.50	575±24
8∶2	49.08	406±29	5∶5	43.84	748±25

n(VA)∶n(MA)∶n(NB)	Con.(%)	Particle diameter/nm
100∶99∶1	58.88	263±10
100∶97∶3	55.19	309±14
100∶95∶5	49.60	483±28
100∶93∶7	50.93	750±49
100∶91∶9	43.01	1434±213