CN112724295B - 一种微米级聚苯乙烯微球的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微米级聚苯乙烯微球的合成方法，以苯乙烯为主要原料，加入含有少量阻聚剂的表面活性剂，以兼具搅拌、控温功能为一体的装置为工具，能一次性制备几十克到几千克的聚苯乙烯微球。该方法生产出的微球粒径在2‑4微米之间可控，均一性好，变异系数(Cv值)小于5％。该工艺制备简易，安全性高，稳定性好，将为体外诊断领域微球耗材的商业化生产带来重大改变。

Description

一种微米级聚苯乙烯微球的合成方法

技术领域

本发明涉及微米级聚苯乙烯微球的合成方法，尤其涉及一次性合成几百克到几千克聚苯乙烯微球的制备方法，属于体外诊断耗材合成工艺领域。

背景技术

微球的种类与用途有很多，本发明中的微球特指的是粒径在几百纳米到几十微米之间，一般以聚苯乙烯及同类物为材料，应用在体外诊断领域的重要耗材，也被称之为“乳胶球”。

聚苯乙烯微球在乳胶增强免疫比浊、化学发光免疫分析、侧向流免疫层析、液相芯片、流式质控、核酸提取(磁珠法)、基因测序等发挥着极其重要的作用。每年全球在微球上的需求高达400亿美元，中国已经成为全球重大的微球消耗市场。然而，当今微球主要由Thermo-Fisher、Bangs Laboratory、JSR Life Sciences、Merk、Spherotech等供应，现有的质控及校准产品更是被国外大公司垄断，价格及其昂贵。以Spherotech公司的产品相关价格为例，1ml微球的价格高达一千人民币，其中的微球含量约为1％。国内公司虽然也有相关类似产品，但是产品的性能远远落后于国外进口产品，并且产品相对比较单一，不能满足于现有使用，尤其是高质量的微球更是缺乏。

近年来，纵观国内体外诊断微球的发展，诸多实验室与公司已能小批量合成均一性好的聚苯乙烯微球，但普遍单次产量在几克到几十克之间，无法大批量的制备导致国内微球的产业化进展一直停滞不前，无法得到真正的应用。分散聚合法在大批量制备微球时，一般只适合制备3微米以下的微球，当粒径超过3微米时，其变异系数难以控制在5％以内，对3.5-4微米的微球更是无法高质量制备。微球的大批量制备，对反应物质、反应设备和反应条件要求都很高，需要创新性地改变诸多工艺参数，改变传统的制备思维，才能一次性制备出几百克到几千克的微球，在保证质量的前提下尽可能降低微球的原料成本和人工成本。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种合成微米级聚苯乙烯微球的方法，制备中使用了含有阻聚剂对苯二酚的表面活性剂。采用本发明的方法可以一次性批量合成粒径在3.5-4微米的聚苯乙烯微球，所制备的微球的均一性好，变异系数(Cv值)小于5％。该工艺制备简易，安全性高，稳定性好，将为体外诊断领域微球耗材的商业化生产带来重大改变。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微米级聚苯乙烯微球的合成方法，包括以下步骤：

以苯乙烯、液态表面活性剂、固体稳定剂、引发剂和溶剂为原料，原料的总质量控制在0.25-5千克；

将占原料质量百分比34-38.3％的溶剂、占原料质量百分比0.5-1.0％的液态表面活性剂、占原料质量百分比1.5-2.5％的固体稳定剂混合，超声振荡5-20分钟后，再加入占原料质量百分比10.5-14％的苯乙烯和占原料质量百分比0.4-0.6％的引发剂，通入氮气，磁转子搅拌20-40分钟，得到混合溶液；

将混合溶液在69-72℃、搅拌转速40-200rpm、通入氮气的条件下反应1.1-1.3小时；再向反应的混合溶液中补充加入占原料质量百分比10.5-14％的苯乙烯和占原料质量百分比34-38.3％的溶剂，继续反应22-24小时，其中氮气在反应2h后停止；

反应结束后洗涤，批量获得微米级聚苯乙烯微球。

优选的，所述液态表面活性剂是以Triton X-305、Triton X-100和对苯二酚为原料精制而成。

更优选的，所述精制的方法为：将对苯二酚溶解在无水乙醇中，配制成质量分数为5％的对苯二酚溶液；将5％的对苯二酚溶液与Triton X-305、Triton X-100按照质量比3：(5-6)：(2-1)混合，涡旋后在100赫兹超声波下作用10分钟，后在45-50℃水浴下减压蒸馏至无醇味。

优选的，所述固体稳定剂为聚丙烯吡咯烷酮(PVP)，所述PVP的分子量为36000-55000。

优选的，所述引发剂为单独的偶氮二异戊腈(AMBN)、偶氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的混合物。

更优选的，所述偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的混合物中，偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的质量比为(3-8)：(7-2)。

优选的，所述溶剂由无水乙醇和去离子水组成，其中，无水乙醇的质量比为90％-100％。

优选的，补充加入的苯乙烯和溶剂在加入之前先混合，升温至69-72℃，通氮气并磁力搅拌。

优选的，所述反应结束后洗涤具体为：微球自然沉降12-14小时后，倾倒上层液体；使用乙醇/去离子水进行洗涤后，再次沉降，反复进行3次后，获得微米级聚苯乙烯微球；

或者，将反应后的微球混合液置于的离心管中，使用无水乙醇与去离子水的混合液洗涤，使用离心机2000-3800转后倾倒上层溶液，重复3次，获得微米级聚苯乙烯微球。

更优选的，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，无水乙醇和去离子水的体积比为2:8-4:6。

本发明的有益效果：

(1)本发明的制备过程简便，可以一次性批量合成千克级的2-4微米的微球，特别是粒径在3-4微米的微球。传统的两步分散聚合法比较适合小批量制备3.0微米以下粒径的微球，而本发明因为采用了精制后的液态表面活性剂(含少量对苯二酚)，可制备出变异系数更小，粒径更大的微球；该方法比种子溶胀法的制备工艺更加高效，不需要以小粒径的种子微球作为反应底物，制备方法更加简便，生产成本更加低廉。

(2)本发明制备的微球粒径更加可控，通过调节苯乙烯、溶剂、引发剂的质量，能制备出2-4微米的微球，有利于通过一套设备合成不同用途、不同粒径的微球，降低了生产线成本。

(3)本发明制备的微球具有良好的品质，其变异系数(Cv值)控制在5％以下，部分批次微球的Cv在3％以下，完全达到了液相芯片、流式检测等的技术要求。而传统实验室分散聚合法合成的微球质量一般在100克以下，无法达到商品使用的质量和数量要求。

(4)本发明中涉及到的洗涤方法简便，针对不同需求提供了快慢两种洗涤提纯方式，均可提高制备微球的品质。

附图说明

图1：本发明实施例1制备的微球的SEM形貌与变异系数(3.0微米)；

图2：本发明实施例2制备的微球的SEM形貌与变异系数(3.5微米)；

图3：本发明实施例3制备的微球的SEM形貌与变异系数(3.9微米)；

图4：本发明制备的3种粒径的聚苯乙烯微球(3.0微米，3.5微米和3.9微米)；

图5：本发明实施例1制备的微球洗涤干燥后的形态；

图6：对比例1制备的微球的SEM形貌与变异系数；

图7：对比例2制备的微球的SEM形貌与变异系数；

图8：对比例3制备的微球的SEM形貌与变异系数；

图9：对比例4制备的微球的SEM形貌与变异系数。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分所介绍的，微米级聚苯乙烯微球的制备所存在的技术难题主要有：(1)微米级微球的粒径相对较大，所以非常容易发生沉降和团聚，难以控制微球的尺寸和单分散性；(2)单次产量在几克到几十克之间，微球的生产不能直线放大，难以大批量的制备。

基于此，本发明提供了一种制备微米级聚苯乙烯微球的方法，可以大批量地制备微球。本发明采用的是分散聚合法批量制备微米级聚苯乙烯微球。分散聚合是一种将单体、引发剂及分散剂等物质溶于适当的溶剂中，体系在引发剂的作用下引发反应，生成的聚合产物在分散剂的作用下形成能够稳定的悬浮于溶剂中的颗粒的方法。反应的过程中，聚合的前期发生在溶液中，后期当反应进行到一定程度时，链状聚合物达到一定长度并从溶液中析出，形成稳定的悬浮于其介质里分散的小颗粒。同时，聚合物增长的活性中心从溶剂中转换到小颗粒中，微球继续长大直至稳定。

但有关分散聚合相关机理的研究众说纷纭，目前并无统一的观点；而且，利用分散聚合法制备微米级聚苯乙烯微球多为实验室制备，不同实验室的制备条件差异较大，且由实验室制备转变为规模化批量生产的难度较大。

为实现一次性批量合成千克级的聚苯乙烯微球，本发明以苯乙烯、液态表面活性剂、固体稳定剂、引发剂和溶剂为原料，原料中各组分的质量百分含量如下：

苯乙烯21％-28％、液态表面活性剂0.5％-1.0％、固体稳定剂1.5％-2.5％、引发剂0.4％-0.6％、溶剂68％-76.6％。

原料的总质量控制在0.25-5千克。

本发明的技术解决方案是：将液态表面活性剂、固体稳定剂、苯乙烯和引发剂溶解在溶剂中，通过适当的超声、磁力搅拌和通氮除氧处理后，置于68-74℃的水浴环境中，通过引发剂产生自由基，从而促进苯乙烯聚合，生成低聚物交织成核心，后吸收溶液中的苯乙烯和液态表面活性剂生长成微米级聚苯乙烯微球。

其中，苯乙烯和溶剂是分次加入的，在反应一段时间后补加苯乙烯和溶剂。本发明研究发现，对于批量生产微米级聚苯乙烯微球而言，将反应原料苯乙烯和溶剂分为两次加入与一次全部加入相比，其在制备过程中不会出现结块，提高了原料的转化率。

另外，为实现一次性批量合成千克级的聚苯乙烯微球，本发明技术方案的关键还在于液态表面活性剂的选择及加入。现有的分散聚合法制备聚苯乙烯微球一般是以苯乙烯为反应单体，PVP作为分散剂，偶氮二异丁腈作为引发剂，乙醇或乙醇/去离子水作为溶剂；很少见有在原料中加入表面活性剂的(或只单纯加入少量表面活性剂)。本发明在试验过程中，最初也曾采用现有的苯乙烯、PVP、偶氮二异丁腈和溶剂作为原料进行分散聚合制备聚苯乙烯微球，结果发现，采用现有方法一次合成30克以下的微球产品尚可，但是，将生产规模放大至一次性合成千克级的微球产品时，所制备的微球粒径大小不一，变异系数(Cv)高，且原料的转化率低。

对此，本发明尝试在微球制备原料中添加表面活性剂，与一般的表面活性剂不同的是：本发明添加的为液态表面活性剂，所述液态表面活性剂由Triton X-305、Triton X-100与对苯二酚(阻聚剂)经混合、涡旋、超声、蒸馏等步骤精制而成。结果意外发现，通过添加这种精制后的液态表面活性剂，在一次性合成千克级的微球产品时，所制备的微球的粒径均一性有所改善。由此，从表面活性剂入手，本发明对表面活性剂进行了进一步的优化设计，最终得到了适宜于聚苯乙烯微球批量合成的液态表面活性剂。

关于获得更好结果的原因，本发明从原理角度做出推测：与传统制备方法相比，本发明使用了Triton305，Triton 100与“对苯二酚”的精炼物作为表面活性剂，尤其是阻聚剂对苯二酚的使用量和使用方式。对苯二酚是一种阻止苯乙烯聚合的阻聚剂，在提纯苯乙烯时一般会利用过碱性柱或减压蒸馏的方式除去，理论上是不能用在聚苯乙烯微球制备。但本发明经过细致研究，发现对于超过千克级别的聚苯乙烯微球制备时，以这种方式加入一定剂量的对苯二酚反而能提高微球的品质(变异系数和准化率)。这可能是因为千克级别的聚苯乙烯微球生产需要大的反应容器(装置)，水浴或油浴提供的温度无法确保在反应容器的每一处都保持温度相同(例如反应釜的边缘和中心温度一定不相同)，因而会导致原料苯乙烯在引发剂的作用下聚合程度不一致，最终会导致形成的微球粒径不均一，变异系数过大，从而无法应用。而在反应前将Triton X-305、Triton X-100与对苯二酚按照比例混合，经过涡旋混匀与超声空化作用，可以将少量对苯二酚均匀地分散在Triton表面活性剂与乙醇中，再通过减压蒸馏除去乙醇，最终获得表面活性剂的精制物。在聚苯乙烯微球的制备，加入这样处理过的表面活性剂能有效降低微球的变异系数，提高微球的转化率。少量对苯二酚在70℃时不会导致苯乙烯无法聚合，但会降低聚合的速度，使整个反应变慢，一定程度上为热传导提供了更多的时间，使溶液中心的各部分差异更小，最终生成的微球变异系数更低。此外，对苯二酚并非单独加入到反应体系中，而是与Triton X-305和Triton X-100在乙醇中充分混合，利用超声作用，使对苯二酚与Triton结合更加紧密，当Triton吸附在苯乙烯核心周围时，能使对苯二酚发挥更大的作用。本发明也曾尝试将阻聚剂对苯二酚单独加入到反应体系中，多次实验证明效果较差。

在本发明的一种实施方案中，所给出的聚苯乙烯微球的制备方法，具体步骤如下：

(1)将不同质量的液态表面活性剂(由Triton 305、Triton 100与对苯二酚精制而成)、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯、偶氮二异戊腈溶解在乙醇/水的混合液中；其中液态表面活性剂的质量在1.25-50克，聚乙烯吡咯烷酮的质量在3.75-125克，苯乙烯的质量在26.25-700克，偶氮二异戊腈的质量在1.0-30克，溶剂(乙醇与水混合)质量在85-1965.05克。

(2)混合后的溶液经过超声振荡10-20分钟后，在100-200rpm磁力搅拌下，通氮气除氧气30-60分钟后，置于反应釜(具备68-72℃水浴)中开始反应。反应釜转速设置为40-120转，期间继续通氮气，反应50-70分钟。

(3)期间准备26.25-700克的苯乙烯与85-1965.05克的溶剂(乙醇与水混合)，磁力搅拌通氮除氧30-50分钟后，加入到反应釜中。

(4)反应釜温度控制在72℃，继续反应20-28小时后停止反应，氮气是在继续反应2h后停止通入。使用乙醇与水混合物进行洗涤多次，离心后倾倒上层溶液后，将微球固体置于真空干燥箱中放置24-48小时。

通氮气是为了在反应的初级阶段除去氧气，待反应稳定后就可以撤去，如果一直通氮气，虽然也可以，但一是浪费资源，二是过多乙醇会被氮气带走，反应的体积减少，反应一定程度上会受到影响。

本发明目的重点在于克服当前无法大批量制备2-4微米聚苯乙烯微球的工艺问题，特别是实现以下3个突破：(1)通过简便的工艺与设备，稳定地生产出均一性好，变异系数低(Cv＜5％)的聚苯乙烯微球；(2)可以通过简单地调节制备工艺，使制备出的微球粒径在2-4微米灵活控制(尤其是3.5-4微米)，做到一套整体方案解决多种粒径微球的生产；(3)降低生产成本与人工成本，在制备中提高微球的转化率，使绝大部分(85％以上)的原料都转变为目标产品，避免目前其它工艺中结块导致的转化率较低的问题(通常在80％以下)。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。如果实施例中未注明的实验具体条件，通常按照常规条件，或者按照试剂公司所推荐的条件；下述实施例中所用的试剂、耗材等，如无特殊说明，均可通过商业途径获得。

实施例1：

制备3.0微米的聚苯乙烯微球：

将对苯二酚溶解在无水乙醇中，配制成质量分数为5％的对苯二酚溶液。将5％的对苯二酚溶液与Triton X-305、Triton X-100按照质量比3:6:1混合，涡旋后在100赫兹超声波下作用10分钟，后在45-50℃水浴下减压蒸馏，直至所有乙醇蒸发后，精制得到液态表面活性剂。

称量3.53克的液态表面活性剂，10克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，190克的98％乙醇溶液置于烧瓶中，超声震荡10分钟，后加入62.5克的苯乙烯和2.51克的引发剂(偶氮二异戊腈/偶氮二异戊腈质量比7:3)，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-2s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在71℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧。期间称量62.5克的苯乙烯与190克的98％乙醇溶液，通氮气除氧并在71-73℃的油浴锅预热30分钟，作为补充液。在反应釜反应1小时后，将补充液缓慢导入到反应釜中，通氮气继续反应24小时；氮气是在继续反应2h后停止通入。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征，评价其形态与粒径；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，结果见图1。制备出的微球见图4，干燥后的微球见图5。

实施例2：

制备3.5微米的聚苯乙烯微球：

将对苯二酚溶解在无水乙醇中，配制成质量分数为5％的对苯二酚溶液。将5％的对苯二酚溶液与Triton X-305、Triton X-100按照质量比3:5:2混合，涡旋后在100赫兹超声波下作用10分钟，后在45-50℃水浴下减压蒸馏，直至所有乙醇蒸发后，精制得到液态表面活性剂。

称量3.8克的液态表面活性剂，10克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，180克无水乙醇置于烧瓶中，超声震荡5分钟，后加入2.51克的偶氮二异戊腈与65.5克的苯乙烯，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-2s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在72-73℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧。期间称量65.5克的苯乙烯与180克无水乙醇，通氮气除氧并在71-73℃的油浴锅预热30分钟，作为补充液。在反应釜反应65分钟后，将补充液缓慢导入到反应釜中，通氮气继续反应24小时；氮气是在继续反应2h后停止通入。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征，评价其形态与粒径；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，结果见图2。制备出的微球见图4。

实施例3：

制备3.9微米的聚苯乙烯微球：

将对苯二酚溶解在无水乙醇中，配制成质量分数为5％的对苯二酚溶液。将5％的对苯二酚溶液与Triton X-305、Triton X-100按照质量比3:5:2混合，涡旋后在100赫兹超声波下作用10分钟，后在45-50℃水浴下减压蒸馏，直至所有乙醇蒸发后，精制得到液态表面活性剂。

称量50克的液态表面活性剂，125克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，1965.05克无水乙醇置于烧瓶中，超声震荡5分钟，后加入30克的偶氮二异戊腈与700克的苯乙烯，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-3s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在72-73℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧。期间称量700克的苯乙烯与1965.05克无水乙醇，通氮气除氧并在71-73℃的油浴锅预热30分钟，作为补充液。在反应釜反应65分钟后，将补充液缓慢导入到反应釜中，通氮气继续反应24小时；氮气是在继续反应2h后停止通入。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征，评价其形态与粒径；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，结果见图3。制备出的微球见图4。

对比例1：

首先，称量3.53克的Triton X-305，10克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，380克的98％乙醇溶液置于烧瓶中，超声震荡10分钟，后加入125克的苯乙烯和2.51克的引发剂(偶氮二异戊腈/偶氮二异戊腈质量比7:3)，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-2s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在71℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧，继续反应24小时。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征其形态与粒径；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，评价其均一性，相关结果见图6。

对比例2：

首先，称量3.8克的Triton X-305，10克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，360克无水乙醇置于烧瓶中，超声震荡5分钟，后加入2.51克的偶氮二异戊腈与131克的苯乙烯，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-2s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在72-73℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧，继续反应24小时。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，评价其均一性，相关结果见图7。

对比例3：

称量125克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，1965.05克无水乙醇置于烧瓶中，超声震荡5分钟，后加入30克的偶氮二异戊腈与700克的苯乙烯，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-3s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在72-73℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-2s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧。期间称量700克的苯乙烯与1965.05克无水乙醇，通氮气除氧并在71-73℃的油浴锅预热30分钟，作为补充液。在反应釜反应65分钟后，将补充液缓慢导入到反应釜中，通氮气继续反应24小时。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，评价其均一性，相关结果见图8。

对比例4：

称量50克的Triton 305和Span 60(质量比：9:1)，125克的聚乙烯吡咯烷酮(分子量55000)，1965.05克无水乙醇置于烧瓶中，超声震荡5分钟，后加入30克的偶氮二异戊腈与700克的苯乙烯，混合磁力搅拌(100rpm)，并通氮气除氧30分钟。期间将Fisco-2s(上海弗鲁克科技发展有限公司)的水浴控制在72-73℃，开始升温水浴。将搅拌除氧后的混合液加入到Fisco-3s的反应釜中，60转搅拌1小时，向反应釜中通氮气除氧。期间称量700克的苯乙烯与1965.05克无水乙醇，通氮气除氧并在71-73℃的油浴锅预热30分钟，作为补充液。在反应釜反应65分钟后，将补充液缓慢导入到反应釜中，通氮气继续反应24小时。反应结束后，待白色微球固体逐渐沉积到底部时，将上层液体倾倒，依次使用无水乙醇、乙醇/纯水混合溶液(体积比为3:2)和乙醇/纯水混合溶液(体积比2:3)、无水乙醇洗涤，自然沉降后倒出上层液体。最后将微球/无水乙醇混合液真空干燥箱中放置36小时得到微球固体。制备的微球使用扫描电子显微镜表征；使用贝克曼双激光流式细胞仪测定微球的变异系数(Cv值)，评价其均一性，相关结果见图9。

实施例1-实施例3以及对比例1-对比例4制备的聚苯乙烯微球的平均粒径、变异系数及转化率测定结果见表1。

表1：

微球来源	平均粒径(μm)	变异系数	转化率(％)
				实施例1	3.0	1.3	89％
实施例2	3.5	3.1	85％
				实施例3	3.9	4.2	83％
对比例1	3.0	7.7	70％
				对比例2	3.1	8.4	68％
对比例3	3.2	8.8	64％
				对比例4	3.1	>10	50％

表中“转化率”的计算公式如下：

上述结果表明：采用本发明的方法可以一次性批量合成粒径在3.5-4微米的聚苯乙烯微球，所制备的微球的均一性好，变异系数(Cv值)小于5％。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微米级聚苯乙烯微球的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

以苯乙烯、液态表面活性剂、固体稳定剂、引发剂和溶剂为原料，原料的总质量控制在0.25-5千克；

将占原料质量百分比34-38.3%的溶剂、占原料质量百分比0.5-1.0%的液态表面活性剂、占原料质量百分比1.5-2.5%的固体稳定剂混合，超声振荡5-20分钟后，再加入占原料质量百分比10.5-14%的苯乙烯和占原料质量百分比0.4-0.6%的引发剂，通入氮气，磁转子搅拌20-40分钟，得到混合溶液；

将混合溶液在69-72℃、搅拌转速40-200 rpm、通入氮气的条件下反应1.1-1.3小时；再向反应的混合溶液中补充加入占原料质量百分比10.5-14%的苯乙烯和占原料质量百分比34-38.3%的溶剂，继续反应22-24h；

反应结束后洗涤，批量获得微米级聚苯乙烯微球；

所述液态表面活性剂是以Triton X-305、Triton X-100和对苯二酚为原料精制而成；所述精制的方法为：将对苯二酚溶解在无水乙醇中，配制成质量分数为5%的对苯二酚溶液；将5%的对苯二酚溶液与Triton X-305、Triton X-100按照质量比3：（5-6）：（2-1）混合，涡旋后在100赫兹超声波下作用10分钟，后在45-50℃水浴下减压蒸馏至无醇味。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体稳定剂为PVP，所述PVP的分子量为36000-55000。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引发剂为单独的偶氮二异戊腈、偶氮二异丁腈或偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的混合物。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的混合物中，偶氮二异戊腈与偶氮二异丁腈的质量比为（3-8）：（7-2）。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂由无水乙醇和去离子水组成，其中，无水乙醇的质量比为90%-100%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，补充加入的苯乙烯和溶剂在加入之前先混合，升温至69-72℃，通氮气并磁力搅拌。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应结束后洗涤具体为：微球自然沉降12-14小时后，倾倒上层液体；使用乙醇/去离子水进行洗涤后，再次沉降，反复进行3次后，获得微米级聚苯乙烯微球；

或者，将反应后的微球混合液置于的离心管中，使用无水乙醇与去离子水的混合液洗涤，使用离心机2000-3800 转后倾倒上层溶液，重复3次，获得微米级聚苯乙烯微球。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无水乙醇与去离子水的混合液中，无水乙醇和去离子水的体积比为2:8-4:6。

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