[发明专利]一种超大孔晶胶微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶胶微球及其制备方法，尤其涉及一种超大孔晶胶微球及其制备方法。

背景技术

近年来，功能聚合物微球在固相有机合成、分离分析、药物控制释放、免疫测定、细胞和酶的固定化等领域得到了广泛的应用。而聚合物微球的孔径一般均在100nm以下，在实际应用过程中，微球较小的孔径对微球内的传质不利，影响了微球内外的物质交换，另外在用此类微球进行含微小固体颗粒的料液的处理时，也会因为孔道过窄等问题影响了微球的应用。近年来，人们对聚合物微球扩孔的研究非常火热。

晶胶技术是近些年发展起来的一种新型技术，最早用于制备连续床分离介质。晶胶技术特点是利用在溶剂结晶过程中溶剂晶体的排他性使得溶质单体浓缩在晶体间的微型通道内，单体在通道内发生自由基聚合反应连接成支架，聚合反应完成后升温使微球内的溶剂晶体融化，大孔结构得到保留，从而使聚合物晶胶微球内形成几十微米的超大孔。现有的晶胶介质主要为柱状、圆饼状或块状的整体介质，微米级球状介质的制备不易。

丙烯酰胺是一种常用的化学原料，是晶胶材料中最常用的单体，其聚合物为水溶性高分子化合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性。而交联聚丙烯酰胺则是一种不溶于水及大部分有机溶剂，同时具有良好的亲水性，是一种常用的高分子化合物，作为生物相容性良好的材料已经在生物技术领域有广泛的应用。该聚合过程是自由基聚合反应，而且可以结合传统的反相悬浮分散法，获得超大孔晶胶微球。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种超大孔晶胶微球及其制备方法。

超大孔晶胶微球的孔径为3~90μm，粒径为50~400μm，平均粒径为200~300μm，平均孔隙率为90%~98%，无机纳米颗粒被包埋于聚合物晶胶网络骨架中；无机纳米颗粒为纳米二氧化钛或纳米碳化钨，聚合物晶胶网络骨架为交联聚丙烯酰胺。

超大孔晶胶微球的制备方法包括如下步骤：

1）将单体丙烯酰胺和交联剂按10:1~5:1的摩尔比混合配制成总质量浓度5%~10%的溶液；

2）加入无机纳米颗粒，无机纳米颗粒与单体丙烯酰胺和交联剂总质量比0~1:1，混合并搅拌均匀，在20℃~35℃条件下进行超声分散，使无机纳米颗粒均匀分散在溶液中；

3）在0~5℃条件下，将活化剂和引发剂与单体丙烯酰胺均按1:100的质量比加入到分散好的溶液中并搅拌溶解作为分散相，分散相加入到溶有分散剂的连续相中，分散相和连续相质量比为1:5~1:4，在机械搅拌转速为500~550rpm的条件下，组成反相悬浮分散体系，并搅拌3~5min；分散剂为与连续相的质量百分比为1%~2%的司盘80；

4）在搅拌转速为500~550rpm的条件下用低温恒温冷却浴冷却上述反相悬浮分散体系，冷却温度为-30~-10℃，水相微液滴凝结成微冰粒，然后反相悬浮分散体系放置在-30~-10℃的低温恒温反应浴中，进行结晶致孔和自由基聚合反应直到反应完成；

5）反应完成后，将反相悬浮分散体系中连续相除去，加入1~1.5倍体积的水并升温至20~25℃融化微冰粒，减压抽滤，将晶胶微球分离出来，再用5~10倍体积的水分4~5次洗涤，湿态筛分，得到超大孔晶胶微球。

所述的交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为过硫酸铵，活化剂为四甲基乙二胺，分散剂为司盘80，连续相为正己烷，所述的无机纳米颗粒为纳米二氧化钛或纳米碳化钨。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1）制备的超大孔晶胶微球具有规则的球形外观，对于后面可能的应用具有较好的适应性；

2）制备的超大孔晶胶微球化学性质稳定，能够重复使用多次，且可以通过直接修饰或添加功能单体的方式进行衍生化，得到各种具有不同功能的微球；

3）制备的晶胶微球具有3~90μm的超大孔结构，有利于在使用条件下目标物质的传质，且晶胶微球的整体结构并没有因为超大孔而遭到破坏，仍然具有完整的整体球状结构；

 4）制备工艺简单，容易控制和放大，成本低廉。

附图说明

图1为本发明实施例3晶胶微球外观的扫描电子显微镜照片；

图2为本发明实施例3晶胶微球孔隙结构图；

图3为本发明实施例3晶胶微球的粒径分布图。

具体实施方式