[发明专利]一种纳米氧化铜修饰的聚合物胶束及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子纳米功能材料和能源材料领域，涉及一种纳米氧化铜修饰的聚合物胶束及其制备方法。

背景技术

近年来通过超分子自组装技术来制备聚合物胶束越来越受到各国科学家的关注，发展速度惊人并且在许多领域都取得了重大的突破，如药物基因载体，生物矿化模板和微反应器等。而一些具有刺激响应性的自组装胶束或囊泡更是备受关注，胶束或者囊泡的结构会随着外界条件如酸碱度，温度，磁场及氧化还原条件的变化发生相应的变化。

两亲性嵌段聚合物一般由一个亲水性嵌段和一个疏水性嵌段组成，它们常被称作高分子表面活性剂。在水溶液中，高分子表面活性剂性质与小分子表面活性剂类似，可以自组装形成胶束，疏水链段形成胶束的内核，亲水链段形成胶束的外壁。高分子胶束通常具有更低的临界胶束浓度和更慢的胶束—单分子交换速率，因此更加稳定。两亲性嵌段聚合物胶束在诸如药物传输、污水处理、环境净化、微量成分富集以及制备稳定的金属和半导体纳米粒子方面都有着广泛的应用。

利用原子转移自由基聚合（ATRP）合成的嵌段聚合物具有分子量可控，分子量分散指数低的特性，为高分子结构设计提供了一个很有利的工具。

两亲性嵌段聚合物通过溶剂交换法或者直接溶解法在水中可以进行自组装形成具有核壳结构的胶束，与聚合物囊泡相比聚合物胶束在机械性能方面具有很大程度的提高，稳定性较囊泡有所提高。由于胶束的内核是疏水的，保证了载体的稳定性。因此作为纳米氧化铜的载体有很好的稳定性。

纳米氧化铜分散到水溶液中能明显的提高液体的电导率，可以有效的减少溶液的能耗，对工业生产具有积极的作用。纳米氧化铜粒子的制备方法有许多种，包括：氧化还原法、机械研磨法、化学沉积法、电镀法、蒸镀法以及等离子体氧化还原循环法等。中国专利（专利号CN102127779A，公开日2007年9月26日）公开了一种纳米氧化铜的应用及其制备方法，制备方法简单，但是制备的纳米氧化铜容易发生团聚，严重影响其使用性能，另一中国专利（专利号CN101041119A，公开日2010年12月25日）公开了一种氧化铜纳米管的制备方法，采用电化学方法制备氧化铜纳米管，方法繁琐，不易操作，不利于大规模工业化生产。

综上所述，利用两亲性嵌段聚合物胶束为模版，在其疏水内核修饰纳米氧化铜，可以有效的避免纳米氧化铜的团聚问题，制备方法简单，易于操作，生产周期短，对环境无污染。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种纳米氧化铜修饰的聚合物胶束及其制备方法。

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供的技术方案是：

本发明以胶束为模板制备纳米氧化铜可以充分发挥纳米氧化铜在纳米流体应用上高的热导率的特性，聚合物胶束载体的存在可以有效的防止纳米氧化铜的团聚问题，同时该生物降解聚合物胶束对环境友好，便于后期处理。

一种内核沉积纳米氧化铜的聚合物胶束，其中聚合物为两亲性嵌段聚合物PEO₄₃-b-P(tBA_m-stat-AA_n)，其中PEO为聚氧乙烯，PtBA为聚丙烯酸叔丁酯，PAA为聚丙烯酸，且m的取值范围为5~25，n的取值范围为15~45；（AA为丙烯酸，含有一个羧基，具有pH敏感的特性），该胶束的结构：PEO形成胶束的外壳，P(tBA-stat-AA)形成胶束的内核，纳米氧化铜被胶束内核的AA段包裹。

所述的纳米氧化铜以溴化铜为铜源。

所述的聚合物胶束未沉积氧化铜前的粒径为10～50nm。

所述的纳米氧化铜的粒径为1～5nm，其中沉积后的纳米氧化铜与未沉积的纳米氧化铜的粒径范围一致。

所述的内核沉积纳米氧化铜的聚合物胶束的粒径为15～60nm。

所述的嵌段聚合物PEO-b-P(tBA-stat-AA)，聚丙烯酸PAA是pH敏感性单体，在酸性条件下不溶，碱性条件下可溶，因此该胶束具有一定的pH响应性，为该胶束在电化学应用领域提供了更多的便利。

一种上述纳米氧化铜修饰的聚合物胶束的制备方法，具体步骤如下：

（1）合成大分子引发剂PEO-Br（溴化聚氧乙烯）

将聚氧乙烯(PEO)与2-溴异丁酰溴加入到反应容器中，加入溶剂，每克聚氧乙烯需要加入10~30mL的溶剂进行溶解，加入三乙胺（三乙胺与反应生成的溴化氢作用，促进反应的进行），进行反应；然后过滤、萃取、洗涤、溶解、沉淀最后真空干燥得到大分子引发剂PEO-Br；

（2）ATRP合成聚合物