[发明专利]一种温敏性核壳结构微球的制备及其在分离中的应用

说明书

技术领域：

本发明制备了一种新型的温敏性核壳结构微球，并将其用于有机物质的分离，属于新型功能材料领域。

背景技术：

有关温敏性聚合物和无机物如复合材料的合成及性能研究已有文献报道，但所用无机物多为蒙脱土、无机盐或纳米无机材料.硅胶是目前应用最为广泛的高效液相色谱固定相。这是由于硅胶除了具有良好的机械强度、容易控制的孔结构和比表面积、较好的化学稳定性和热稳定性以及专一的表面化学反应等优点以外，还有一个突出的优点就是其表面含有丰富的硅羟基，这是硅胶可以进行表面化学键合或改性的基础。有关在硅胶表面接枝改性已经有了一些研究。

关于将热敏性高聚物接枝到超细硅胶表面，进行有机化合物的分离，日本学者曾有一些报道。但是他们所用的方法都是通过在硅胶表面引发聚合接枝，或者通过共聚合的方法来合成，其弊端是原料消耗多，单体接枝率不高，分子量及其核壳结构不易控制。

本发明通过先用一种硅烷偶联剂(巯丙基三乙氧基硅烷)与N-异丙基丙烯酰胺反应生成半遥爪聚合物，再将此半遥爪聚合物与超细硅胶粒子进行偶合，合成得到温敏性的微粒。在合成半遥爪聚合物时，由于巯基的调聚作用，使得聚合物分子量可控，从而在温敏性微粒合成中，接枝率可调控。保证产物用作高压液相色谱柱填料时具有良好的分离效果。

发明内容：

1.利用巯丙基三乙氧基硅烷末端巯基的调聚作用，使N-异丙基丙烯酰胺进行聚合反应，形成具有一定分子量并且末端带有三乙氧基硅烷基团的大分子产物，随着巯丙基三乙氧基硅烷与N-异丙基丙烯酰胺的投料比不同，得到产物的分子量在1500到14000之间。

2.三乙氧基硅烷基团具有在酸碱催化下水解缩合的性能，本发明利用这一反应特点，将上述得到的半遥爪聚合物与硅胶粒子反应，三乙氧基硅烷基团与硅胶表面的羟基发生缩合偶联的反应，使半遥爪聚合物在硅胶粒子表面接枝。得到的产物是内层为硅胶粒子、外层为温敏性的半遥爪聚合物的复合材料。

3.将上述得到的温敏性复合粒子用作高压液相色谱柱填料，进行有机化合物的分离，通过色谱柱温的控制实现物质的有效分离。

本发明的优点：

1.在巯丙基三乙氧基硅烷的存在下，N-异丙基丙烯酰胺进行聚合反应，通过巯基的链转移作用使得聚合物分子量可调控。

2.生成的半遥爪聚合物一端带有可反应的三乙氧基硅烷基团，保证其容易与硅胶粒子表面进行偶联反应。反应程度完全，原料利用率高。

3.本发明合成的核壳结构的复合粒子，表面层厚度可控，结构明晰。

4.所合成的核壳结构的复合粒子用作高压液相色谱柱填料，对萘的衍生物具有良好的分离效果。

附图说明

图1半遥爪聚合物的制备及其在硅胶粒子表面接枝反应路线

图2半遥爪聚合物的核磁共振谱图

图3温敏性半遥爪聚合物与硅胶复合物的红外光谱图

具体实施方式

实施例1

如图1所示，N-异丙基丙烯酰胺为反应单体，偶氮二异丁腈做为引发剂，巯丙基三乙氧基硅烷作为分子量调节剂溶解在DMF中(具体的用量见Table 1)，将上述混合物在氮气保护下70℃下反应10h，将产物在70℃下旋转蒸发，浓缩后，以乙醚做为沉淀剂对聚合物进行沉淀。将聚合物以THF和乙醚反复进行溶解-沉降做进一步的纯化。

表1半遥爪聚合物合成配方及结果

实施例2

将上述大分子产物和硅胶粒子加入到甲苯溶剂中，添加一定量吡啶作为反应助剂，混合均匀。在氮气保护下110℃下反应10h。将产物离心沉降，得到的复合粒子以去离子水反复抽提，去除未能接枝的大分子聚和物，再依次用甲醇和超纯水进行反复清洗。将产物在室温条件下真空干燥，得到白色粉末状固体。

Table 2复合物的合成接枝率随时间的变化

实施例3