CN115232251A - 一种离子化胺基聚合物微球及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型离子化胺基聚合物微球的制备方法及应用,是以种子溶胀法制备胺基功能化单分散多孔聚合物微球材料,以苯乙烯为单体,二乙烯基苯为交联剂,可聚合含氮化合物为功能单体,合成胺基功能化的单分散聚合物微球,再用含卤素的胺基化合物进行离子化合成离子化胺基聚合物微球,并将其应用于胆红素、肌酐等人体内源性有毒化合物以及黄酮、多酚等天然产物的吸附分离。该方法合成的胺基修饰的聚合物微球合成过程简单,不使用氯甲醚、四氯化碳等有毒致癌试剂,绿色环保,并且合成的材料对胆红素、肌酐等人体内源性有毒化合物以及黄酮、多酚等天然产物具有吸附量高的优点。
Description
技术领域
本发明属于吸附分离材料制备及应用技术领域,具体涉及一种离子化胺基聚合物微球及其制备方法和应用。
背景技术
聚苯乙烯树脂微球是一类具有高度交联、具孔结构的聚合物,是由苯乙烯、交联剂(一般为二乙烯基苯)、致孔剂、分散剂等在特定条件下经聚合反应制备而成。聚苯乙烯树脂微球合成以后,除去致孔剂,就会形成形状各异、互相贯通的孔穴,在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率。并且,聚苯乙烯树脂微球因其具有极强的化学稳定性、耐热性能和耐酸碱性能、粒径和孔径可调以及表面易修饰等优点,被广泛地应用于天然产物如黄酮、多酚等分离纯化以及胆红素、肌酐的吸附。
目前,功能化聚苯乙烯树脂微球的合成主要有两种方法:直接合成法和后修饰法。其中直接合成法是将带功能基团的可聚合单体直接与苯乙烯聚合得到功能化聚苯乙烯微球,此方法的缺陷在于具有功能基团的可聚合单体数量较少,导致功能化树脂的数量少;后修饰法主要是通过傅-克反应在聚苯乙烯树脂微球表面引入氯甲基,然后再键合不同的功能基团。例如公开号为CN105085829A的中国发明专利首先合成低交联度聚苯乙烯树脂,利用氯甲醚进行氯甲基化,再进行后交联,最后再键合不同的功能基团用于毒素物质的吸附;公开号为CN109337004A的中国发明专利同样首先合成低交联度聚苯乙烯树脂,利用氯甲醚进行氯甲基化,再进行后交联,最后键合双胺类化合物用于对甲状旁腺激素的吸附。但后修饰法能够在树脂微球表面引入不同的功能基,但在合成过程中会使用氯甲醚、四氯化碳等有毒致癌试剂,对环境不友好。
发明内容
本发明提供一种离子化胺基聚合物微球及其制备方法和应用,是先制备胺基功能化单分散多孔聚合物微球,再将制备的胺基功能化单分散多孔聚合物微球利用含卤素的胺基化合物离子化,获得离子化胺基聚合物微球。所制备的离子化胺基聚合物微球用于胆红素、肌酐等人体内源性有毒化合物以及黄酮、多酚等天然产物吸附分离。
本发明所提供的离子化胺基聚合物微球,其制备方法如下:
1)将种子聚合物颗粒悬浮在含有表面活性剂的水溶液中制成种子溶液;将溶胀剂加入到含有表面活性剂的水溶液中进行乳化获得乳化液;然后将种子溶液和乳化液混合后进行溶胀获得种子溶胀液;
所述的种子聚合物颗粒,其粒径为1~50μm;作为一个实施例的记载,为聚苯乙烯(PS)微球;
2)在将苯乙烯、二乙烯基苯、可聚合含氮化合物和引发剂溶解制成溶液,再将溶解后的溶液添加到步骤1)制备的种子溶胀液中进行乳化,乳化后将溶液倒入反应器中,继续进行溶胀;
所述的聚合含氮化合物为含可聚合双键的胺基化合物,如乙烯基咪唑、乙烯基吡啶等;
3)溶胀结束后,在步骤2)的溶胀处理后的反应液中加入含有稳定剂的水溶液进行聚合,聚合完毕后,过滤,过滤物分别用水和乙醇洗涤,索氏提取后,真空干燥得到胺基功能化单分散多孔微球;
所述的索氏提取的溶剂为四氢呋喃和水的混合溶液,提取时间为12~48h;
4)取步骤3)所得胺基功能化单分散多孔微球于溶胀剂中溶胀,再用含卤素的胺基化合物进行离子化后得离子化胺基聚合物微球。
所述的溶胀剂为四氢呋喃、甲苯、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种,溶胀剂的质量为胺基功能化单分散多孔微球的10~100倍;
含卤素的胺基化合物特征为其分子结构中含有胺基以及卤素,如2-氯乙胺盐酸盐、2-溴乙胺氢溴酸盐、2-氯丙酰胺、2-溴丙酰胺等。
本发明所提供的离子化胺基聚合物微球用于吸附水溶液中胆红素、肌酐等人体内源性有毒化合物以及黄酮、多酚等天然产物。
本发明相对于现有技术具有以下优点:
1、得到的离子化胺基单分散多孔微球具有粒径均一、重复性好的优点并且合成过程中不使用氯甲醚、四氯化碳等有毒致癌试剂;
2、得到的离子化胺基单分散多孔微球既可应用于胆红素、肌酐等人体内源性有毒化合物的选择性吸附分离,也可应用于黄酮、多酚等天然产物的吸附分离。
附图说明
图1:离子化胺基聚合物微球单分散多孔微球的FT-IR图;
图2:离子化胺基聚合物微球单分散多孔微球的XPS图;
图3:离子化胺基聚合物微球单分散多孔微球的SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明进行详细的描述。
实施例1:材料的合成
(1)称取1g可溶胀、单分散2μm PS微球加入70mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,超声分散10min,取2g邻苯二甲酸二甲酯于80mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,高速分散剪切乳化10min,转速为5000r/min,然后将两溶液混合于500mL三口圆底烧瓶中,45℃、100r/min条件下溶胀10h;
(2)称取10g苯乙烯、10g二乙烯基苯、5g乙烯基咪唑和0.9g偶氮二异丁腈超声溶解,再加入到100mL 0.35%十二烷基磺酸钠水高速分散剪切10min,转速5000r/min,将此溶液倒入反应器中,45℃、100r/min条件下继续溶胀10h;
(3)加入70mL 5%聚乙烯吡络烷酮水溶液,氮气保护,升温至80℃,350r/min反应24h;反应结束后,过滤,用水和乙醇反复冲洗数次,用含水的四氢呋喃索氏提取24h后得胺基功能化单分散微球PSDVB-PVIm,过滤,真空干燥,得粒径5μm左右规则球形聚合物;
(4)取5g胺基功能化单分散微球利用100g甲苯溶胀过夜,加入2g 2-氯丙酰胺反应12h,反应结束后,过滤,用水和乙醇洗涤数次,真空干燥得离子化胺基聚合物微球PSDVB-VIm-NH2,红外表征见图1,1631cm-1处为N-H吸收峰,1174cm-1处为脂肪胺C-N吸收峰;同时,并通过XPS(图2)表征表明PSDVB-PVIm-NH2氮原子含量从5.63%增加至8.89%,以上表征说明PSDVB-PVIm-NH2成功合成。图3为PSDVB-PVIm-NH2的SEM图,从图3中可以看出合成的材料为规则球形且粒径均一,并且重复性好,在合成的过程中不使用氯甲醚、四氯化碳等有毒致癌试剂,环境友好。
实施例2材料的合成
(1)称取1g可溶胀、单分散6μm PS微球加入70mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,超声分散10min,取2g邻苯二甲酸二甲酯于80mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,高速分散剪切乳化10min,转速为5000r/min,然后将两溶液混合于500mL三口圆底烧瓶中,45℃、100r/min条件下溶胀10h;
(2)称取10g苯乙烯、10g二乙烯基苯、10g乙烯基咪唑和0.9g偶氮二异丁腈超声溶解,再加入到100mL 0.35%十二烷基磺酸钠水高速分散剪切10min,转速5000r/min,将此溶液倒入反应器中,45℃、100r/min条件下继续溶胀10h;
(3)加入70mL 5%聚乙烯吡络烷酮水溶液,氮气保护,升温至80℃,350r/min反应24h;反应结束后,过滤,用水和乙醇反复冲洗数次,真空干燥,用含水的四氢呋喃索氏提取24h后得胺基功能化单分散微球PSDVB-PVIm,过滤,真空干燥,得粒径15μm左右规则球形聚合物;
(4)取5g胺基功能化单分散微球利用100g甲苯溶胀过夜,加入2g 2-氯乙胺盐酸盐反应12h,反应结束后,过滤,用水和乙醇洗涤数次,真空干燥得离子化胺基聚合物微球PSDVB-PVIm-NH2。
实施例3材料的合成
(1)称取1g可溶胀、单分散5μm PS微球加入70mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,超声分散10min,取2g邻苯二甲酸二甲酯于80mL 0.35%十二烷基磺酸钠水溶液中,高速分散剪切乳化10min,转速为5000r/min,然后将两溶液混合于500mL三口圆底烧瓶中,45℃、100r/min条件下溶胀10h;
(2)称取10g苯乙烯、10g二乙烯基苯、5g乙烯基吡啶和0.9g过氧化苯甲酰超声溶解,再加入到100mL 0.35%十二烷基磺酸钠水高速分散剪切10min,转速5000r/min,将此溶液倒入反应器中,45℃、100r/min条件下继续溶胀10h;
(3)加入70mL 5%聚乙烯吡络烷酮水溶液,氮气保护,升温至80℃,350r/min反应24h;反应结束后,过滤,用水和乙醇反复冲洗数次,真空干燥,用含水的四氢呋喃索氏提取24h后得胺基功能化单分散微球PSDVB-PVIm,过滤,真空干燥,得粒径15μm左右规则球形聚合物;
(4)取5g胺基功能化单分散微球利用100g甲苯溶胀过夜,加入2g 2-氯丙酰胺反应12h,反应结束后,过滤,用水和乙醇洗涤数次,真空干燥得离子化胺基聚合物微球PSDVB-PVIm-NH2。
实施例4材料的应用
胆红素首先用少量0.1mol/L NaOH溶液和DMSO溶解,再利用pH为7.4的PBS溶液配制,芦丁和槲皮素溶液利用pH为7.4的PBS溶液配制,其中胆红素浓度为0.16mg/mL,芦丁和槲皮素浓度为0.2mg/mL。分别取上述实施例中的材料20mg于锥形瓶中,并加入20mL配制的溶液于摇床(35℃,120r/min)中吸附,其中胆红素吸附过程中避光。吸附完成后用HPLC测芦丁和槲皮素吸附残液的浓度,利用紫外分光光度计测胆红素吸附残液的浓度,计算吸附量和吸附率。吸附量和吸附率如下表1所示。
表1:材料对不同化合物的吸附量和吸附率表
Claims (10)
1.一种离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的制备方法如下:
1)将种子聚合物颗粒悬浮在含有表面活性剂的水溶液中制成种子溶液;将溶胀剂加入到含有表面活性剂的水溶液中进行乳化获得乳化液;然后将种子溶液和乳化液混合后进行溶胀获得种子溶胀液;
2)在将苯乙烯、二乙烯基苯、可聚合含氮化合物和引发剂溶解制成溶液,再将溶解后的溶液添加到步骤1)制备的种子溶胀液中进行乳化,乳化后将溶液倒入反应器中,继续进行溶胀;
3)溶胀结束后,在步骤2)的溶胀处理后的反应液中加入含有稳定剂的水溶液进行聚合,聚合完毕后,过滤,过滤物分别用水和乙醇洗涤,索氏提取后,真空干燥得到胺基功能化单分散多孔微球;
4)取步骤3)所得胺基功能化单分散多孔微球于溶胀剂中溶胀,再用含卤素的胺基化合物进行离子化后得离子化胺基聚合物微球。
2.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的1)中所述的种子聚合物颗粒,其粒径为1~50μm。
3.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的种子聚合物颗粒为聚苯乙烯微球。
4.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的1)中所述的溶胀剂为四氢呋喃、甲苯、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺的任一种。
5.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的2)中所述的聚合含氮化合物为含可聚合双键的胺基化合物。
6.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的3)中的索氏提取的溶剂为四氢呋喃和水的混合溶液。
7.如权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球,其特征在于,所述的4)中的含卤素的胺基化合物是分子结构中含有胺基以及卤素的胺基化合物。
8.权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球在吸附水溶液中化合物或天然产物中的应用。
9.如权利要求8所述的应用,其特征在于,所述的化合物或天然产物为胆红素、肌酐、黄酮、多酚。
10.一种用于吸附水体中化合物的方法,其特征在于,所述的方法是使用权利要求1所述的离子化胺基聚合物微球来进行吸附。
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