CN101544730B - 具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 - Google Patents
具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101544730B CN101544730B CN2009100491036A CN200910049103A CN101544730B CN 101544730 B CN101544730 B CN 101544730B CN 2009100491036 A CN2009100491036 A CN 2009100491036A CN 200910049103 A CN200910049103 A CN 200910049103A CN 101544730 B CN101544730 B CN 101544730B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic kernel
- light trigger
- preparation
- kernel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- AIQOXGBHAAYBMK-UHFFFAOYSA-N CC(C)([NH+](c(cc1)ccc1OCCO)[O-])OC Chemical compound CC(C)([NH+](c(cc1)ccc1OCCO)[O-])OC AIQOXGBHAAYBMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGPPDJMEAOIMQF-UHFFFAOYSA-N CCOC(C)(C)[NH+](c(cc1)ccc1OCCO[NH+](C(C)=C)[O-])[O-] Chemical compound CCOC(C)(C)[NH+](c(cc1)ccc1OCCO[NH+](C(C)=C)[O-])[O-] UGPPDJMEAOIMQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法。整个制备过程分四步完成：第一步，采用共沉淀法在碱性条件下制备四氧化三铁纳米磁性粒子；第二步，将磁性粒子分散在苯乙烯单体中，利用细乳液聚合得到粒径在100～250nm之间的聚苯乙烯(PS)微球；第三步，在细乳液聚合反应末期加入一种光引发剂，使其以化学键包覆在PS微球的表面形成光引发剂层；第四步，加入电解质单体，用紫外灯光照引发聚合，得到粒径在180～350nm之间的具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷。这种具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷可实现其在吸附贵重金属离子和废水处理后利用磁场快速回收和循环使用，也可以用于磁场导航下的靶向供药治疗。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物微球的制备方法，具体地说是利用细乳液聚合和光乳液聚合方法来制备具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷，并将其应用于废水处理后的快速回收和循环使用，也可以用于固载蛋白质或药物后的靶向治疗等领域。
背景技术
当带有电荷的聚合物链以一端固定的形式密集地分布在基体表面时，由于体积排斥和静电排斥作用，聚合物链的自由端就会向外伸展，形成称为聚电解质刷的结构。基体表面通过引入聚合物刷可以显著改善其粘结性、摩擦性及与外界物质的相互作用，在许多领域有着广阔的应用前景。
1999年本申请的第一发明人在德国首次实现了光乳液聚合制备纳米球形聚电解质刷(以下简称纳米球刷)，即将光引发剂接在核表面并在紫外光照射下引发单体原位聚合形成球形聚电解质刷，并采用这种方法合成出尺寸在100～200纳米的球形聚丙烯酸刷和聚乙烯基苯磺酸钠刷。不久前，申请人又开辟了新的热引发剂，拓展了纳米球刷的合成方法(中国专利申请号：200810201543.4和200810201547.2)。纳米球刷稳定性好而且在一定的条件下干燥后可以再分散，能够吸附和浓缩贵金属离子、蛋白质、生物酶和药物等，还可以对pH值、盐浓度和温度产生响应，在不同的环境下可以实现性能可控。本着应用时节约经济的理念，纳米球刷在使用后需要回收并可再利用，而单纯的纳米球刷在液相中非常稳定，不易回收，如果应用于生物制药领域，固载于纳米球刷上的药物或蛋白质也需要输送到特定的区域发挥作用，这样就需要一种方法有效地收集回收纳米球刷或者把功能性纳米球刷输送到给定的位置以实现它的作用。
发明内容
本发明的目的在于采用一种独特的方法实现上述提到的功能，即把具有超顺磁性的纳米粒子嵌入到纳米球刷的内部，这样在外界磁场的诱导下，可快速收集纳米球刷，也可以实现固载药物后的纳米球刷在磁场作用下的靶向给药。本申请开发了一种利用细乳液聚合和光乳液聚合制备具有磁性内核的纳米球刷的方法。
该具有磁性内核的纳米球刷的制备共分四个步骤，具体如下：
(1)共沉淀法制备油溶性的四氧化三铁纳米粒子
把二价(FeSO4·7H2O和/或FeCl2·4H2O)和三价(FeCl3·6H2O)的铁盐溶于一定量的去离子水中，倒入反应器，控制搅拌速率为100～500转/分钟，然后加入表面改性剂(油酸或十一碳烯酸等)和共沉淀剂(氨水或氢氧化钠溶液等)，在50～90℃下进行共沉淀反应，1～3小时后磁分离，用去离子水和乙醇等溶剂洗涤并收集产物，真空干燥后即可得到粒径在10～30nm的黑色四氧化三铁固体粉末；
(2)Schotten-Baumann反应制备光引发剂HMEM
所述光引发剂的结构式如下：
制备所述光引发剂的化学反应式如下：
其制备步骤为：首先，将2-羟基-4’-羟基乙氧基-2-甲基苯基乙基酮(HMP)溶解于丙酮并倒入反应烧瓶，在该烧瓶中加入新纯化的吡啶，然后将甲基丙烯酰氯(MC)滴加到反应烧瓶中，常温搅拌并反应10～20小时结束；反应液过滤，清液层析分离得到光引发剂HMEM；原料的质量比为HMP∶吡啶∶MC＝1∶0.1～0.5∶0.1～0.5。
(3)细乳液聚合制备磁性内核
把步骤(1)中制备得到的磁性纳米粒子(四氧化三铁)、引发剂(偶氮二异丁腈AIBN或过硫酸钾KPS)、助稳定剂(正十六烷HD或十六醇CA)与苯乙烯单体预混并超声分散后加入到溶有表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠SDBS或十二烷基磺酸钠SDS)的去离子水中，在超声仪中细乳化20分钟～2小时，细乳化结束后对反应体系抽充氮气3～5次，控制搅拌速率在150～500转/分钟；然后把油浴温度升至40～70℃后，聚合反应10～24小时后得到聚苯乙烯磁性微球，即磁性内核；
(4)制备表面包覆有光引发剂的磁性内核
在步骤(3)的细乳液聚合反应末期，缓慢地将步骤(2)中的光引发剂HMEM滴加到反应体系中，引发剂的加入量相当于所述苯乙烯单体质量的1～15％，滴加速度控制在10～20滴/分钟；滴加完毕后继续反应1～3小时，最后光引发剂以共价键形式包覆在所述磁性内核的表面，形成磁性内核乳液；也可以使用市场销售的光引发剂。
(5)光乳液聚合制备具有磁性内核的纳米球刷
将步骤(4)中得到的包覆有光引发剂的磁性内核乳液倒入光反应器中，加入电解质单体(丙烯酸AA或乙烯基苯磺酸钠NaSS)，所述电解质单体的加入量为所述磁性内核乳液固含量的25～100％；抽充氮气3～5次，在紫外灯照射下进行光乳液聚合2～6个小时，最后得到具有磁性内核的纳米球刷。所述球形聚电解质刷的刷子厚度为15～300nm。
本发明的具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷可应用于在吸附贵重金属离子和废水处理后利用磁场快速回收并循环使用，也可以在其固载蛋白质或药物后利用磁场导航用于靶向治疗。
附图说明
图1是制备具有磁性内核的纳米球刷的示意图。
具体实施方式
下面，用实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
实施例1共沉淀法制备油溶性的四氧化三铁纳米粒子
将48.0g FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O溶于100ml去离子水后，倒入1000ml的三口烧瓶中，补加去离子水300ml，并开启机械搅拌和油浴，油浴温度设置为90℃，搅拌速度设置为300转/分钟。待油浴稳定后，一次性加入21g油酸，待油酸加料完成后，立即滴加120ml的氨水，反应液在滴加氨水的过程中由红色逐渐变为黑色。共沉淀反应进行2小时后结束。黑色的反应液在强磁的作用下用去离子水和无水乙醇洗涤三次除去剩余的氨和油酸，对最后的处理液抽滤得到黑色滤饼，在冷冻干燥机中干燥除去水和乙醇，得到黑色的固体粉末即为四氧化三铁纳米粒子。
实施例2Schotten-Baumann反应制备光引发剂HMEM
30.0g的光引发剂HMP倒入500ml的单口烧瓶中，加入150ml丙酮，搅拌至HMP完全溶解，接着加入10g新纯化的吡啶，在低温下继续搅拌，然后把13.6g的甲基丙烯酰氯(MC)溶于50ml的丙酮中，并缓慢滴加到反应烧瓶中，滴加完毕常温下反应12小时，得到桔黄色液体，过滤除去底部的米黄色沉淀，利用层析分离法得到纯净的HMEM光引发剂。
实施例3细乳液聚合制备磁性内核
首先，把0.50g十二烷基磺酸钠溶于200g去离子水中，形成水相，接着配制油相，把0.42g正十六烷，0.30g的偶氮二异丁腈和10.0g苯乙烯单体混合溶解，再把2.0g由实施例1得到的四氧化三铁纳米粒子分散在该油相中得到磁流体，然后把磁流体倒入水相中超声细乳化2小时，得到均一的细乳液，该细乳液在65℃下搅拌反应20小时，细乳液聚合结束。
实施例4制备表面包覆有光引发剂的磁性内核
在实施例2细乳液聚合的末期，缓慢滴加1g的光引发剂，控制滴加速度为10～20滴/分钟，滴加完毕后，继续反应2.5小时后结束。得到包覆有光引发剂薄层的磁性内核。动态光散射(DLS)测试结果显示该磁性内核的流体力学直径为230nm。
实施例5光乳液聚合制备具有磁性内核的纳米球刷
把实施例3中得到的165g磁性内核乳液倒入光反应器中，加去离子水至总反应液质量为500g，测试实施例3中的磁性内核的固含量为2.78％，称取丙烯酸单体2.30g，为体系中磁性内核质量的50％，然后把丙烯酸加入到光反应器中，打开紫外灯照射反应液进行光乳液聚合，2.5小时后反应结束，得到具有磁性内核的纳米球刷，用DLS测试其在pH等于10左右时的流体力学直径为377nm。
Claims (6)
1.一种具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先，制备油溶性的四氧化三铁纳米粒子：把二价和三价的铁盐溶于去离子水中，倒入反应器，在室温下控制搅拌速率为100～500转/分钟，然后加入表面改性剂和共沉淀剂，在50～90℃下反应1～3小时后磁分离并收集产物，干燥后即可得到粒径为10～30nm的黑色四氧化三铁固体粉末；上述原料的摩尔比为二价铁盐∶三价铁盐∶表面改性剂∶共沉淀剂＝1∶1.0～2∶0.2～1.2∶8～16；
(2)然后，制备磁性内核：把步骤(1)的四氧化三铁固体粉末、引发剂、助稳定剂与聚合物单体预混后加入到溶有表面活性剂的去离子水中，在超声仪中细乳化20分钟～2小时，细乳化结束后对反应体系抽充氮气3～5次，控制搅拌速率在150～500转/分钟；待温度升到40～70℃后，聚合反应12～24小时；原料的质量比为聚合物单体∶表面活性剂∶助稳定剂∶引发剂＝1∶0.01～0.1∶0.02～0.08∶0.01～0.05；
(3)进一步制备表面包覆有光引发剂的磁性内核：在步骤(2)的反应接近结束时，缓慢地将光引发剂加入到反应体系中，光引发剂的加入量相当于所述聚合物单体质量的1～15％，滴加速度控制在10～20滴/分钟；滴加完毕后继续反应1～3个小时，最后光引发剂以共价键形式包覆在所述磁性内核表面，形成磁性内核乳液；
(4)最后，制备具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷：将步骤(3)中得到的表面包覆有光引发剂的磁性内核乳液倒入反应器中，加入电解质单体，所述电解质单体的加入量为所述磁性内核乳液固含量的25～100％；抽充氮气3～5次，光聚合2～6个小时，即可得到具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷；
所述电解质单体为丙烯酸；
所述聚合物单体是苯乙烯；
所述表面改性剂为油酸或十一碳烯酸；
所述助稳定剂为正十六烷或十六醇。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀剂为氨水或氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂的结构式如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，制备所述光引发剂的化学反应式如下：
其制备步骤为：首先，将2-羟基-4’-羟基乙氧基-2-甲基苯基乙基酮(HMP)溶解于丙酮并倒入反应烧瓶，在该烧瓶中加入新纯化的吡啶，然后将甲基丙烯酰氯(MC)滴加到反应烧瓶中，搅拌并反应10～20小时结束；反应液过滤，清液层析分离得到光引发剂HMEM；原料的质量比为HMP∶吡啶∶MC＝1∶0.1～0.5∶0.1～0.5。
6.根据权利要求1至5任一所述的制备方法，其特征在于，所述球形聚电解质刷的刷子厚度为15～300nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100491036A CN101544730B (zh) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100491036A CN101544730B (zh) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101544730A CN101544730A (zh) | 2009-09-30 |
| CN101544730B true CN101544730B (zh) | 2012-01-11 |
Family
ID=41192123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100491036A Expired - Fee Related CN101544730B (zh) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101544730B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102504144B (zh) * | 2011-10-27 | 2015-08-05 | 武汉大学 | 一种纳米阳离子球型聚电解质刷的制备方法 |
| CN103816876B (zh) * | 2014-02-25 | 2016-01-20 | 浙江大学宁波理工学院 | 一种能去除白酒中塑化剂的复合吸附材料的制备方法 |
| CN104403030A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-11 | 东华大学 | 一种悬浮聚合法制备聚苯乙烯包覆四氧化三铁磁性复合颗粒的方法 |
| CN105170113B (zh) * | 2015-07-29 | 2017-07-11 | 中国地质大学（武汉） | 一种光引发制备离子型复合磁性颗粒吸附剂的方法 |
| CN105294908A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 云南健牛生物科技有限公司 | 一种磁性纳米高分子聚合物的合成方法及应用 |
| CN106252671B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-02-12 | 北京化工大学 | 光聚合法制备Fe3O4@聚合物磁性核壳微球及其作为电化学催化剂的应用 |
| CN110283282B (zh) * | 2019-06-25 | 2022-08-26 | 上海工程技术大学 | 一种功能性毛刷状荧光微球的制备方法 |
-
2009
- 2009-04-10 CN CN2009100491036A patent/CN101544730B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101544730A (zh) | 2009-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101544730B (zh) | 具有磁性内核的纳米球形聚电解质刷的制备方法 | |
| CN101220187A (zh) | 一种具有核壳结构的磁性复合微球及其制备方法 | |
| Li et al. | Precipitation polymerization for fabrication of complex core–shell hybrid particles and hollow structures | |
| CN100443508C (zh) | 具有快速磁场响应性的功能高分子复合微球的制备方法 | |
| CN101293936B (zh) | 单分散性聚苯乙烯微球的粒径可控的制备方法 | |
| CN101058614B (zh) | 一种极性种子溶胀法制备微米级磁性聚合物微球的方法 | |
| CN102142310B (zh) | 一种纳米磁性聚合物复合微球的制备方法 | |
| CN101792514B (zh) | 一种核壳结构的磁性荧光双功能纳米粒子的制备方法 | |
| CN1454924A (zh) | 一种多功能有机－无机复合高分子微球及其制备方法 | |
| FR2894970A1 (fr) | Procede de preparation de particules composites, particules composites obtenues et leur utilisation dans un test diagnostic | |
| CN101817960A (zh) | 一种核壳结构磁性复合纳米粒子的制备方法 | |
| CN104558321B (zh) | 硫醇-烯点击化学法制备poss／聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯有机／无机杂化材料的方法 | |
| Tan et al. | PMMA microspheres with embedded lanthanide nanoparticles by photoinitiated dispersion polymerization with a carboxy-functional macro-RAFT agent | |
| CN101630555B (zh) | 以纳米球形聚电解质刷为微反应器制备磁性粒子的方法 | |
| Yao et al. | Efficient preparation of carboxyl-functionalized magnetic polymer/Fe3O4 nanocomposite particles in one-pot miniemulsion systems | |
| CN1302831A (zh) | 一种磁性高分子微球及其制备方法 | |
| CN104403041A (zh) | 具有Janus结构的pH响应型磁性复合微球及其制备方法 | |
| Phutthawong et al. | Facile synthesis of magnetic molecularly imprinted polymers for caffeine via ultrasound-assisted precipitation polymerization | |
| CN103483601B (zh) | 一种聚合物纳米微球的制备方法 | |
| CN101381435B (zh) | 一种球形聚电解质刷的制备方法及其应用 | |
| CN106883346B (zh) | 一种地塞米松磁性分子印迹聚合物的制备方法 | |
| Generalova et al. | Design of polymer particle dispersions (latexes) in the course of radical heterophase polymerization for biomedical applications | |
| CN103304711B (zh) | 一种树脂包覆型氢氧化铝的制备方法 | |
| CN104403030A (zh) | 一种悬浮聚合法制备聚苯乙烯包覆四氧化三铁磁性复合颗粒的方法 | |
| CN102532406B (zh) | 一种功能化微球的形貌控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120111 Termination date: 20140410 |