CN108250336A - 一种聚苯乙烯微球的制备方法 - Google Patents

一种聚苯乙烯微球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚苯乙烯微球的制备方法。该制备方法包括以苯乙烯为单体，以乙醇和乙二醇单甲醚为混合溶剂，在引发剂的作用下发生反应。本发明的制备方法对溶剂进行优化后，能简单地制备尺寸均一、单分散的聚苯乙烯微球，产率高，该制备方法对环境友好，绿色环保。这种微球可以应用于细胞标记、蛋白标记、细胞分离微生物分离等生物医学领域。

Description

一种聚苯乙烯微球的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物微球技术领域，更具体地，涉及一种聚苯乙烯微球的制备方法。
背景技术
液相芯片技术又称流式微珠技术，是将溶液中的可溶性待测物质通过生物分子之间的特异性亲和反应结合在类似于细胞大小的经光学编码的微球体上，利用流式细胞仪对同一个微量样本中的多元待测组分同时进行快速定性、定量分析的新一代分子诊断技术平台。在欧美国家，液相芯片技术作为一种性能优越的新兴诊断技术正不断地开发出新的临床诊断应用，包括病原体检测、人类白细胞抗原(HLA)分型检测、细胞因子检测等。液相芯片的载体是微米级的聚苯乙烯(PS)微球。单分散、大粒径、具有不同颗粒形态和表面特征的聚合物微球因其具有比表面大、吸附性强、凝集作用大及有表面反应能力等特异性质，故在标准计量、医学免疫、生物工程、分析化学、情报信息、化学工业及微电子等领域里有着极其广阔的应用前景。
目前合成单分散PS微球的主要方法有乳液聚合及在其基础上发展起来的无皂液聚合、悬浮聚合、沉淀聚合、种子聚合和分散聚合等。与前几种相比，分散聚合法加入了双亲性高分子稳定剂，沉析出来的聚合物不会聚集成粉末状或块状，而是单分散的小颗粒，并借助稳定剂悬浮在分散介质中，形成类似于聚合物乳液的稳定分散体系。中国专利CN105384856A报道了一种聚苯乙烯微球制备方法，但是制备的微球粒径很小，且尺寸不可控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯微球的制备方法。该制备方法得到的单分散聚苯乙烯微球的尺寸可控。
该制备方法包括：以苯乙烯为单体，以乙醇和乙二醇单甲醚为混合溶剂，在引发剂的作用下发生反应。
本发明使用乙醇和乙二醇单甲醚为混合溶剂制备得到的聚苯乙烯微球，在保证单分散性的前提下，比单独使用乙醇为溶剂、单独使用乙二醇单甲醚为溶剂或使用水和乙二醇单甲醚得到的聚苯乙烯微球的产率更高。
在一个优选实施方式中，乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(15～45)：(10～30)，优选为(20～30)：(15～20)，进一步优选为27.2:18.1。在一个优选实施方式中，优选使用g为单位，即乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(15～45)g：(10～30)g，优选为(20～30)g：(15～20)g，进一步优选为27.2g:18.1g。即在最优选的实施方式中，可以优选使用27.2g的乙醇和18.1g的乙二醇单甲醚。
在一个优选实施方式中，该制备方法中还包括分散剂。分散剂可以为聚乙烯基吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、磷酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羟丙基纤维素中的一种或多种，优选为聚乙烯基吡咯烷酮。
在一个优选实施方式中，引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰，优选为偶氮二异丁腈。
在一个优选实施方式中，引发剂的含量为所述苯乙烯的1wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％。
在一个优选实施方式中，本发明的制备方法包括：以苯乙烯为单体，以乙醇和乙二醇单甲醚为混合溶剂，在分散剂和引发剂的作用下发生反应。
在一个优选实施方式中，混合溶剂、分散剂、苯乙烯的质量比为(35～50):(1～2):(12～15)，优选为(45～46):(1～2):(13～14)。在一个优选实施方式中，优选使用g为单位，即混合溶剂、分散剂、苯乙烯的质量比为(35～50)g:(1～2)g:(12～15)g，优选为(45～46)g:(1～2)g:(13～14)g。
在一个优选实施方式中，本发明的制备方法优选包括：向乙醇和乙二醇单甲醚的混合溶剂中加入分散剂和含有引发剂的苯乙烯，在氮气氛围下，在加热条件下反应。
在一个优选实施方式中，本发明提供的聚苯乙烯微球的制备方法包括：
向乙醇和乙二醇单甲醚的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮和含有偶氮二异丁腈的苯乙烯，在氮气氛围下，在60～80℃下反应20～30h；所述乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(15～45)：(10～30)。
在一个优选实施方式中，优选在70℃下反应24h。
在本发明实施方式中，反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得干燥的聚苯乙烯微球。
使用本发明的制备方法制备得到的聚苯乙烯微球为单分散聚苯乙烯微球，尺寸可控。
本发明提出的聚苯乙烯微球的制备方法简单，通过对反应体系中溶剂的改进，一步法制备得到粒径更均匀且粒径为目标粒径的聚苯乙烯微球，产率更高(高达85％以上)。通过对反应体系中其它条件的合理优化，在保证单分散性的前提下，进一步改善得到的聚苯乙烯微球的尺寸。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的聚苯乙烯微球的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明具体实施方式中，采用扫描电子显微镜对实施例中所制得的聚苯乙烯微球的粒径及粒径分布进行测定。随机抽取100个聚苯乙烯微球，用离心式激光粒度分析仪进行粒度分析，微球的平均粒径(D)、分散系数(ε)按下式计算：
D＝Σdi/N
ε＝[Σ(di-D)2/(N-1)]1/2/D
其中，N为微球个数，di为单个微球的直径，μm。
实施例1
本实施例提供了一种聚苯乙烯微球的制备方法，包括：
向乙醇27.2g和乙二醇单甲醚18.1g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g，在氮气氛围下，在70℃下反应24h。反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得聚苯乙烯微球。
本实施例的产率为95％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为3μm，分散系数为0.021。本实施例得到的聚苯乙烯微球的SEM图如图1所示。
实施例2
向乙醇30g和乙二醇单甲醚20g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g，在氮气氛围下，在70℃下反应24h。反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得聚苯乙烯微球。
本实施例的产率为90％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.8μm，分散系数为0.031。
实施例3
向乙醇20g和乙二醇单甲醚15g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g，在氮气氛围下，在70℃下反应24h。反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得聚苯乙烯微球。
本实施例的产率为89％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.8μm，分散系数为0.035。
实施例4
向乙醇30g和乙二醇单甲醚20g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮2g和含有5wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯15g，在氮气氛围下，在70℃下反应24h。反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得聚苯乙烯微球。
本实施例的产率为90％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.7μm，分散系数为0.032。
实施例5
向乙醇20g和乙二醇单甲醚15g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮1g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯12g，在氮气氛围下，在70℃下反应24h。反应结束后，冷却至室温，取固体，洗涤干燥，即得聚苯乙烯微球。
本实施例的产率为85％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.5μm，分散系数为0.036。
对比例1
本对比例提供了一种聚苯乙烯微球的制备方法，该制备方法的步骤与实施例1相同，区别仅在于，本对比例是向45.3g乙醇中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g。
本对比例的产率为55％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.0μm，分散系数为0.071。
对比例2
本对比例提供了一种聚苯乙烯微球的制备方法，该制备方法的步骤与实施例1相同，区别仅在于，本对比例是向乙醇27.2g中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g。
本对比例的产率为50％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.0μm，分散系数为0.092。
对比例3
本对比例提供了一种聚苯乙烯微球的制备方法，该制备方法的步骤与实施例1相同，区别仅在于，本对比例是向水27.2g和乙二醇单甲醚18.1g的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g。
本对比例的产率为51％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.8μm，分散系数为0.093。
对比例4
本对比例提供了一种聚苯乙烯微球的制备方法，该制备方法的步骤与实施例1相同，区别仅在于，本对比例是向乙二醇单甲醚45.3g中加入聚乙烯基吡咯烷酮1.5g和含有1wt％偶氮二异丁腈的苯乙烯13.6g。
本对比例的产率为55％，得到的聚苯乙烯微球的平均粒径为2.5μm，分散系数为0.089。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚苯乙烯微球的制备方法，其特征在于，包括：
以苯乙烯为单体，以乙醇和乙二醇单甲醚为混合溶剂，在引发剂的作用下发生反应。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(15～45)：(10～30)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(20～30)：(15～20)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括分散剂，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、磷酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯醇、羟丙基纤维素中的一种或多种，优选为聚乙烯基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈和/或过氧化苯甲酰，优选为偶氮二异丁腈。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的含量为所述苯乙烯的1wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂、分散剂、苯乙烯溶液的质量比为(40～50)：(1～2):(12～15)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，向乙醇和乙二醇单甲醚的混合溶剂中加入聚乙烯基吡咯烷酮和含有偶氮二异丁腈的苯乙烯，在氮气氛围下，在60～80℃下反应20～30h；所述乙醇和乙二醇单甲醚的质量比为(15～45)：(10～30)。
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