CN104538142A - 一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法 - Google Patents
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Abstract
一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，属于高分子材料和磁性纳米材料应用技术领域。本发明将疏水性磁性纳米粒子与双亲性无规共聚物在良溶剂中分散后，加入选择性溶剂中，即将疏水性磁性纳米粒子改性为亲水性磁性纳米粒子。所述的双亲性无规共聚物由疏水性单体甲基丙烯酸十八酯和亲水性单体甲基丙烯酸按一定比例聚合而成；疏水性磁性纳米粒子为油酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子，不能在水体系中分散。利用双亲性无规共聚物在良溶剂中分散后，再加入选择性溶剂时与疏水性磁性纳米粒子之间的自组装，实现对粒子的包覆。通过简单的溶剂蒸发，磁性相分离，即获得能稳定分散于水体系中Fe3O4磁性纳米粒子。该方法具有快速、简便、污染少的优点。
Description
技术邻域
一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，属于高分子材料和磁性纳米材料应用技术领域。
背景技术
磁性纳米粒子是具有纳米尺寸的磁性材料，具备量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应及宏观量子隧道效应等特性。这些特性使磁性纳米粒子具有不同于常规材料的光、电、声、热、磁等性质，在生物和医学领域具有广泛的应用前景。然而，磁性纳米粒子容易氧化和团聚，因此需要对其表面进行保护才能得到稳定的分散体系。油酸的羧基能够紧紧结合在金属氧化物表面，另一端的疏水长链间存在强疏水作用且空间位阻小，可在粒子表面形成较紧密的覆盖层，可有效阻止磁性纳米粒子的团聚和氧化。所以油酸是最常用的保护剂。但是，经油酸修饰的磁性纳米粒子不能在水中分散，而亲水性又是磁性纳米粒子在生物和医学领域应用的必要条件。因此，必须对疏水性磁性纳米粒子进行修饰以实现亲水改性。
使用聚合物对磁性纳米粒子进行包覆是一种常用的修饰磁性纳米粒子的方法。最常用的聚合物包覆磁性纳米粒子的方法是在磁性纳米粒子存在下引发单体聚合，直接在其表面生成聚合物壳层。目前，已有多种聚合方法如：乳液法、分散聚合法、溶胶凝胶法、微乳液法、细乳液法等用于在磁性纳米粒子表面合成聚合物层，其中，乳液聚合应用最广。但是，在传统乳液聚合中表面活性剂用量超过临界胶束浓度，使得体系存在多种成核方式，从而影响产物的形貌、粒径、多分散性等。而使用新型细乳液法聚合则需要提供高速剪切设备。此外，各种乳液聚合方法均需长时间的热聚合反应以及繁琐的后处理过程。
葛广路等公布了一种以聚乙二醇二酸作为配体置换分子，通过简单的置换反应，制备水溶性的磁性纳米粒子的方法(申请公布号CN 104064305 A)。该方法将聚乙二醇二酸、三氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺混合，然后向其中加入油酸修饰的磁性纳米粒子，在氮气保护下震荡反应即可得水溶性磁性纳米粒子。但反应条件苛刻，反应时间长。
K. M. 巴贾利等公布了一种通过嵌段共聚物稳定的水溶性亚铁磁体的方法(申请公布号 CN 103374195 A)。该方法使用聚乙二醇、聚丙烯酸酯等水溶性大分子及其衍生物为引发剂，与聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸反应获得二元或三元嵌段共聚物。将油酸修饰的磁性纳米粒子与该类嵌段共聚物在四氢呋喃中混合并搅拌48小时，然后在磁搅拌下逐滴添加到20mL水中，再将该体系在水中透析3天除去四氢呋喃和未反应的聚合物，透析液离心除去大聚集体，即得所需水溶性磁性纳米粒子。该发明所用的嵌段共聚物合成困难，聚合物修饰磁性纳米粒子的过程复杂、时间长。
本发明实施过程中无需使用毒性较大的氯代烷烃，所需双亲性无规共聚物制备方法较嵌段共聚物制备方法更为简易，双亲性无规共聚物与磁性纳米粒子自组装过程快速、简便。因此，本方法具有快速、简便、污染少等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法。
本发明的技术方案：一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，将疏水性磁性纳米粒子与双亲性无规共聚物在良溶剂中分散后，加入选择性溶剂中，同时超声处理，即将疏水性磁性纳米粒子改性为亲水性磁性纳米粒子。
其中疏水性磁性纳米粒子为油酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子，转化过程中使用的双亲性无规共聚物由疏水性单体甲基丙烯酸十八酯和亲水性单体甲基丙烯酸按一定单体摩尔比，用溶液自由基聚合法聚合而成。所述的良溶剂为四氢呋喃；选择性溶剂为水或碱性水溶液。
将疏水性磁性纳米粒子和双亲性无规共聚物用良溶剂分散，逐滴加入选择性溶剂中，同时超声处理，使聚合物包覆于疏水性磁性纳米粒子表面，加热蒸发除去良溶剂，再通过外加磁场进行磁分离，水清洗，即获得能分散于水的亲水性磁性纳米粒子。
通过良溶剂分散，选择性溶剂诱导组装，使聚合物包覆于疏水性磁性纳米粒子表面，加热挥发良溶剂，再通过磁铁分离和水清洗，即获得易分散于水的亲水性磁性纳米粒子。
起包覆作用的双亲性无规共聚物P(SMA-co-MAA)由疏水性单体甲基丙烯酸十八酯SMA和亲水性单体甲基丙烯酸MAA无规共聚而成，SMA︰MAA摩尔比为0.5︰9.5~6︰4，共聚物数均分子量50000~80000 g/mol。
疏水性磁性纳米粒子为共沉淀法合成获得的Fe3O4磁性纳米粒子经油酸修饰而得，粒径在10nm左右，见图1a。该疏水性磁性纳米粒子不能分散于水中，只能分散于氯仿，四氢呋喃，环己烷等有机溶剂中。
将疏水性磁性纳米粒子在P(SMA-co-MAA)的四氢呋喃溶液中分散，分散液滴加到选择性溶剂水或碱性水溶液中，挥发有机溶剂，磁性相分离，用水清洗除去多余的聚合物。所得亲水性磁性纳米粒子均匀地分散于纯水相中。这表明双亲性无规共聚物P(SMA-co-MAA)可以包覆疏水性磁性纳米粒子，并使其表面改性。
推测机理为，双亲性无规共聚物P(SMA-co-MAA)的SMA疏水链段与疏水性磁性纳米粒子表面的油酸基团具有良好的亲和性，从而形成疏水链向内，亲水链向外自组装单分子层，纳米粒子的直径没有增加，见图1b。因此，双亲性无规共聚物P(SMA-co-MAA)包覆的疏水性磁性纳米粒子具有良好的亲水性。
附图说明
图1 疏水性磁性纳米粒子(a)和双亲性无规共聚物P(SMA-co-MAA)包覆后的磁性纳米粒子(b)的TEM图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的实质，下面通过实施例来详细说明本发明的技术内容，但本发明的内容并不局限于此。
实施例1
称取10 mg P(SMA-co-MAA)于25 mL烧杯中，其中聚合物的单体摩尔比为SMA︰MAA=1︰9，加入10 mL四氢呋喃中，搅拌将其溶解，得溶液A；
称取10 mg经油酸修饰的疏水性Fe3O4磁性纳米粒子，加入溶液A中，超声使之分散均匀，得分散液B；
将分散液B逐滴加入到30 mL水中，同时超声处理，使之分散均匀，得分散液C；
将分散液C在50℃水浴中加热挥发溶剂；
用磁铁分离得到聚合物包覆的磁性纳米粒子，用水清洗三次，即得所需亲水性磁性纳米粒子；
将所得的亲水性磁性纳米粒子加入水中振荡或超声分散，即得均匀的磁性纳米粒子水分散体系。
实施例2
称取10 mg P(SMA-co-MAA)于25 mL烧杯中，其中聚合物的单体摩尔比为SMA︰MAA=5︰5，加入10 mL四氢呋喃中，搅拌将其溶解，得溶液A；
称取10 mg经油酸修饰的疏水性Fe3O4磁性纳米粒子，加入溶液A中，超声使之分散均匀，得分散液B；
将分散液B逐滴加入到30 mL 0.1M NaOH水溶液中，同时超声处理，使之分散均匀，得分散液C；
将分散液C在50℃水浴中加热挥发溶剂；
用磁铁分离得到聚合物包覆的磁性纳米粒子，用水清洗三次，即得所需亲水性磁性纳米粒子；
将所得的亲水性磁性纳米粒子加入水中振荡或超声分散，即可得均匀的磁性纳米粒子水分散体系。
Claims (6)
1.一种将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于，将疏水性磁性纳米粒子与双亲性无规共聚物在良溶剂中分散后，加入选择性溶剂中，同时超声处理，即将疏水性磁性纳米粒子改性为亲水性磁性纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于所述的疏水性磁性纳米粒子为油酸修饰的Fe3O4磁性纳米粒子。
3.根据权利要求1所述的将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于所述的双亲性无规共聚物由疏水性单体甲基丙烯酸十八酯和亲水性单体甲基丙烯酸按一定单体摩尔比，用溶液自由基聚合法聚合而成。
4.根据权利要求3所述的将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于所述的双亲性无规共聚物，疏水性单体甲基丙烯酸十八酯和亲水性单体甲基丙烯酸的单体摩尔比为0.5︰9.5~6︰4，共聚物数均分子量为50000~80000 g/mol。
5.根据权利要求1所述的将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于所述的良溶剂为四氢呋喃；选择性溶剂为水或碱性水溶液。
6.根据权利要求1-5之一所述的将疏水性磁性纳米粒子转化为亲水性磁性纳米粒子的简易方法，其特征在于将疏水性磁性纳米粒子和双亲性无规共聚物用良溶剂分散，逐滴加入选择性溶剂中，同时超声处理，使聚合物包覆于疏水性磁性纳米粒子表面，加热蒸发除去良溶剂，再通过外加磁场进行磁分离，水清洗，即获得能分散于水的亲水性磁性纳米粒子。
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|---|---|
| CN (1) | CN104538142A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104961859A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-07 | 江南大学 | 一种磁组装光子晶体防伪标识的制备方法 |
| CN105820354A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-03 | 浙江大学 | 一种温敏性聚合物纳米粒子亲水性/疏水性可逆转变的方法 |
| CN106563510A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-19 | 武汉理工大学 | 一种在微孔材料的内部孔道中担载超细Pt金属纳米粒子的方法 |
| CN109722062A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-07 | 英德科迪颜料技术有限公司 | 一种核壳结构透明氧化铁包覆颜料的制备方法 |
| CN110853865A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-28 | 江南大学 | 一种四氧化三铁单层纳米膜的制备方法及其应用 |
| CN114593630A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-07 | 郑州轻工业大学 | 一种纳米磁性粒子亲疏水智能管及其控制系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103374195A (zh) * | 2012-04-23 | 2013-10-30 | 国际商业机器公司 | 通过嵌段共聚物稳定的水溶性亚铁磁体 |
| US20140234226A1 (en) * | 2014-05-06 | 2014-08-21 | Morteza Mahmoudi | Plasmonic stable fluorescence superparamagnetic iron oxide nanoparticles and a method of synthesizing the same |
-
2014
- 2014-12-12 CN CN201410759448.1A patent/CN104538142A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103374195A (zh) * | 2012-04-23 | 2013-10-30 | 国际商业机器公司 | 通过嵌段共聚物稳定的水溶性亚铁磁体 |
| US20140234226A1 (en) * | 2014-05-06 | 2014-08-21 | Morteza Mahmoudi | Plasmonic stable fluorescence superparamagnetic iron oxide nanoparticles and a method of synthesizing the same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 卓小露: "两亲性无规聚合物P(MMA-co-MAA)胶束包覆紫杉醇及体外释放", 《食品与生物技术学报》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104961859A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-10-07 | 江南大学 | 一种磁组装光子晶体防伪标识的制备方法 |
| CN104961859B (zh) * | 2015-07-14 | 2017-01-18 | 江南大学 | 一种磁组装光子晶体防伪标识的制备方法 |
| CN105820354A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-03 | 浙江大学 | 一种温敏性聚合物纳米粒子亲水性/疏水性可逆转变的方法 |
| CN105820354B (zh) * | 2016-04-21 | 2018-07-31 | 浙江大学 | 一种温敏性聚合物纳米粒子亲水性/疏水性可逆转变的方法 |
| CN106563510A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-19 | 武汉理工大学 | 一种在微孔材料的内部孔道中担载超细Pt金属纳米粒子的方法 |
| CN106563510B (zh) * | 2016-11-08 | 2019-03-08 | 武汉理工大学 | 一种在微孔材料的内部孔道中担载超细Pt金属纳米粒子的方法 |
| CN109722062A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-05-07 | 英德科迪颜料技术有限公司 | 一种核壳结构透明氧化铁包覆颜料的制备方法 |
| CN110853865A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-28 | 江南大学 | 一种四氧化三铁单层纳米膜的制备方法及其应用 |
| CN110853865B (zh) * | 2019-11-20 | 2022-05-17 | 江南大学 | 一种四氧化三铁单层纳米膜的制备方法及其应用 |
| CN114593630A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-06-07 | 郑州轻工业大学 | 一种纳米磁性粒子亲疏水智能管及其控制系统 |
| CN114593630B (zh) * | 2022-03-29 | 2023-12-22 | 郑州轻工业大学 | 一种纳米磁性粒子亲疏水智能管及其控制系统 |
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