CN109320972A - 一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,以聚乙烯亚胺水溶液为水相,液体石蜡作为油相,Span‑80和Tween‑80的混合物作为乳化剂,加入致孔剂,通过高速均质制备得到聚乙烯亚胺乳液。在聚乙烯亚胺乳状液中滴加交联剂,经过预交联和交联两步聚合反应,制备得到多孔聚乙烯亚胺微球。聚乙烯亚胺微球的粒径分布为0.5~50μm,外观形态完整,表面光滑。本发明制备方法简单,步骤易于操作,与负载聚乙烯亚胺的材料相比,通过乳液交联聚合形成的聚乙烯亚胺微球的氨基密度大,材料性质稳定,不存在负载层脱落问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,属于乳液交联聚合技术领域。
背景技术
聚合物微球由于具有比表面积大、单分散性好、易于制备和功能化,生物体相容性好等优点,已被应用作为可控释放活性分子的载体、催化剂载体和电子材料等等。因此,制备微球材料基质的选择对其应用研究至关重要。
聚乙烯亚胺是一种水溶性阳离子聚合物,具有直线状和支链状两种结构形式。聚乙烯亚胺分子的特点是结构中存在大量胺基,其中支链结构伯胺、仲胺、叔胺比例1:2:1。根据其独特的性质,聚乙烯亚胺已被用于基因治疗、废水处理、大气治理等领域。
乳液交联法是制备聚合物微球常用的方法。此法优势在于每个液滴都可作为独立反应器。反应过程中,液滴的尺寸、数量和浓度都基本恒定。微球粒径可通过乳液液滴粒径调控。微球可用离心、过滤等操作来分离收集。乳液交联法可用来制备纳米和微米级粒径微球。并且,微球的分散性好,光滑圆整不易粘连。关于聚合物微球的发明专利较多,如美国专利US2010/0267108A1、中国专利ZL201110140086.4等等。这些公开报道的专利涉及的步骤繁琐,反应条件苛刻比如惰性气氛等。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中聚乙烯亚胺微球制备方法繁琐步骤复杂的缺点,提供了一种以乳液为聚合模板制备多孔聚乙烯亚胺微球的方法。
本发明采用如下技术方案:一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,以聚乙烯亚胺乳液为聚合模板,以二醛为交联剂,通过预交联和交联两步聚合反应,制备得到多孔聚乙烯亚胺微球,具体包括如下步骤:
(1)聚乙烯亚胺乳液的制备:取质量百分数为20%的聚乙烯亚胺水溶液8~10mL、10~12mL液体石蜡和1~4mL聚乙烯醇致孔剂混合,再加入表面活性剂形成混合液,表面活性剂的终浓度为0.04~0.06g/mL,在高速分散器中以3000~3500rmp转速下搅拌2~3min,形成聚乙烯亚胺乳液;
(2)预交联聚合反应:取上述聚乙烯亚胺乳液15~20mL,在磁力搅拌条件下缓慢滴加交联剂10~20mL,预交联2~3小时;
(3)交联聚合反应:在磁力搅拌条件下,取步骤(2)中的15mL预交联混合物,缓慢滴加1.0~2.0mol/L的氢氧化钠溶液5~10mL反应4~8小时,反应结束后离心去除上清液,得到聚乙烯亚胺微球,微球产物分别用异丙醇、无水乙醚、去离子水洗涤数次。
进一步的,所述聚乙烯亚胺微球的粒径为0.5~50μm,聚乙烯亚胺微球的比表面积为7.9~89.2m2/g,聚乙烯亚胺微球的平均孔径为1.95~2.96nm。
进一步的,所述步骤(1)中聚乙烯亚胺的分子量为20000~50000g/mol。
进一步的,所述聚乙烯醇致孔剂为聚乙烯醇400、聚乙烯醇1000或聚乙烯醇2000。
进一步的,所述表面活性剂为Span-80与Tween-80的按质量比为5~6:1的混合物。
进一步的,所述步骤(2)中所述交联剂为质量浓度为20~25%的二醛溶液。
进一步的,所述步骤(1)中采用盐酸溶液调节溶液pH值为3.0~4.0。
本发明制备方法简单,步骤易于操作,与负载聚乙烯亚胺的材料相比,通过乳液交联聚合形成的聚乙烯亚胺微球的氨基密度大,材料性质稳定,不存在负载层脱落问题。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明中聚乙烯亚胺为广东翁江化学试剂有限公司生产,液体石蜡为济宁百川化工有限公司生产,聚乙烯醇400为南通辰润化工有限公司生产,Span-80为斐希洱化学(上海)有限公司生产,Tween-80为临沂优尼特生物科技有限公司生产,乙二醛溶液为上海展云化工有限公司生产。
实施例一:
一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,包括如下步骤:
(1)聚乙烯亚胺乳液的制备:在40mL具塞瓶中放入8mL质量百分比浓度为20%的聚乙烯亚胺水溶液、12mL液体石蜡和0.04g/mL的表面活性剂,然后加入2mL聚乙烯醇400,用XHF-D高速分散器在3000rmp的转速下搅拌混合物2min后,形成聚乙烯亚胺乳液,混合表面活性剂中Span-80与Tween-80的质量比为6:1,聚乙烯亚胺的分子量为20000g/mol,聚乙烯亚胺水溶液的pH值用1mol/L盐酸溶液调节到7.0;
(2)预交联聚合反应:在100mL烧瓶中放入步骤(1)中制备的15mL聚乙烯亚胺乳液,在磁力搅拌条件下缓慢滴加10mL质量百分比浓度为25%的乙二醛溶液,滴加速度为0.2mL/min,预交联2小时,滴加前,预先用1mol/L的盐酸溶液调节乙二醛溶液的pH值为3.0;
(3)交联聚合反应:在磁力搅拌条件下,在15mL预交联混合物中加入5mL的1.0mol/L氢氧化钠溶液,反应4小时后离心去除上清液,得到聚乙烯亚胺微球。微球产物分别用异丙醇、无水乙醚、去离子水洗涤数次;
(4)用BET法(麦克3Flex全自动比表面积及微孔物理吸附仪)测定微球比表面积,用扫描电子显微镜(Sigma300场发射扫描电镜)观察微球结构,结果表明,聚乙烯亚胺微球的比表面积为7.9m2/g,平均孔径为1.95nm。微球的粒径分布为0.5~30μm,外观形态完整,表面光滑。
实施例二:
一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,包括如下步骤:
(1)聚乙烯亚胺乳液的制备:在40mL具塞瓶中放入8mL质量百分比浓度为20%的聚乙烯亚胺水溶液、12mL液体石蜡和0.06g/mL的混合表面活性剂,然后加入1.2mL聚乙烯醇1000,用XHF-D高速分散器在3000rmp的转速下搅拌混合物2min后,形成聚乙烯亚胺乳液。混合表面活性剂中Span-80与Tween-80的质量比为6:1,聚乙烯亚胺的分子量为30000g/mol,聚乙烯亚胺水溶液的pH值用1mol/L盐酸溶液调节到8.0;
(2)预交联聚合反应:在100mL烧瓶中放入步骤1中制备的18mL聚乙烯亚胺乳液,在磁力搅拌条件下缓慢滴加15mL质量百分比浓度为25%的戊二醛溶液,滴加速度为0.2mL/min,预交联3小时。滴加前,预先用1mol/L的盐酸溶液调节戊二醛溶液的pH值为3.0;
(3)交联聚合反应:在磁力搅拌条件下,在15mL预交联混合物中加入10mL的1.5mol/L氢氧化钠溶液,反应6小时后离心去除上清液,得到聚乙烯亚胺微球。微球产物分别用异丙醇、无水乙醚、去离子水洗涤数次。
(4)用BET法(麦克3Flex全自动比表面积及微孔物理吸附仪)测定微球比表面积,用扫描电子显微镜(Sigma300场发射扫描电镜)观察微球结构。结果表明,聚乙烯亚胺微球的比表面积为52.6m2/g,平均孔径为2.95nm。微球的粒径分布为0.5~42μm,外观形态完整,表面光滑。
实施例三:
一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,包括如下步骤:
(1)聚乙烯亚胺乳液的制备:在40mL具塞瓶中放入8mL质量百分比浓度为20%的聚乙烯亚胺水溶液、12mL液体石蜡和0.05g/mL的混合表面活性剂,然后加入2mL聚乙烯醇2000,用XHF-D高速分散器在3000rmp的转速下搅拌混合物2min后,形成聚乙烯亚胺乳液。混合表面活性剂中Span-80与Tween-80的质量比为6:1。聚乙烯亚胺的分子量为50000g/mol。聚乙烯亚胺水溶液的pH值用1mol/L盐酸溶液调节到9.0;
(2)预交联聚合反应:在100mL烧瓶中放入步骤1中制备的20mL聚乙烯亚胺乳液,在磁力搅拌条件下缓慢滴加20mL质量百分比浓度为25%的己二醛溶液,滴加速度为0.2mL/min,预交联2小时,滴加前,预先用1mol/L的盐酸溶液调节己二醛溶液的pH值为3.0;
(3)交联聚合反应:在磁力搅拌条件下,在15mL预交联混合物中加入8mL的2.0mol/L氢氧化钠溶液,反应8小时后离心去除上清液,得到聚乙烯亚胺微球。微球产物分别用异丙醇、无水乙醚、去离子水洗涤数次;
(4)用BET法(麦克3Flex全自动比表面积及微孔物理吸附仪)测定微球比表面积,用扫描电子显微镜(Sigma300场发射扫描电镜)观察微球结构。结果表明,聚乙烯亚胺微球的比表面积为89.2m2/g,平均孔径为2.25nm。微球的粒径分布为0.5~50μm,外观形态完整,表面光滑。
Claims (7)
1.一种多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:以聚乙烯亚胺乳液为聚合模板,以二醛为交联剂,通过预交联和交联两步聚合反应,制备得到多孔聚乙烯亚胺微球,具体包括如下步骤:
(1)聚乙烯亚胺乳液的制备:取质量百分数为20%的聚乙烯亚胺水溶液8~10mL、10~12mL液体石蜡和1~4mL聚乙烯醇致孔剂混合,再加入表面活性剂形成混合液,表面活性剂的终浓度为0.04~0.06g/mL,在高速分散器中以3000~3500rmp转速下搅拌2~3min,形成聚乙烯亚胺乳液;
(2)预交联聚合反应:取上述聚乙烯亚胺乳液15~20mL,在磁力搅拌条件下缓慢滴加交联剂10~20mL,预交联2~3小时;
(3)交联聚合反应:在磁力搅拌条件下,取步骤(2)中的15mL预交联混合物,缓慢滴加1.0~2.0mol/L的氢氧化钠溶液5~10mL反应4~8小时,反应结束后离心去除上清液,得到聚乙烯亚胺微球,微球产物分别用异丙醇、无水乙醚、去离子水洗涤数次。
2.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯亚胺微球的粒径为0.5~50μm,聚乙烯亚胺微球的比表面积为7.9~89.2m2/g,聚乙烯亚胺微球的平均孔径为1.95~2.96nm。
3.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中聚乙烯亚胺的分子量为20000~50000g/mol。
4.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯醇致孔剂为聚乙烯醇400、聚乙烯醇1000或聚乙烯醇2000。
5.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述表面活性剂为Span-80与Tween-80的按质量比为5~6:1的混合物。
6.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中所述交联剂为质量浓度为20~25%的二醛溶液。
7.如权利要求1所述的多孔聚乙烯亚胺微球的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中采用盐酸溶液调节聚乙烯亚胺水溶液的pH值为3.0~4.0。
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