[发明专利]纳米颗粒尺度标准物质的制备方法

说明书

技术领域

       本发明涉及纳米尺度粉体领域，尤其涉及一种纳米颗粒尺度标准物质的制备方法。

技术背景

       随着粉体技术和纳米科技的发展，对亚微米和纳米尺度粉体的检测需求日益迫切，纳米检测手段也是越来越多样化，这就要求有适应纳米级别检测仪器使用的校准物质。纳米粒径标准物质是具有确定的粒径值和极窄的粒径分布的微球，其可以用于测定细菌、病毒、核糖体和小细胞物质大小时作为校正的参比物质，可对粒度测量手段的校正，对动态光散射和胶体体系的研究领域、色谱学、组织分离技术领域具有重大意义。美国国家标准技术研究院(National Institute for Standards and Technology-NIST)提供的标准物质(SRM-美国对标准物质的简称)在国际上被认为较具有权威性，8种聚苯乙烯微球国家二级粒度标准物质和2种一级粒度标准物质，尺寸范围在2-75微米之间，但价格昂贵。 

乳液聚合(Emulsion Polymerazition)是高分子传统合成方法中的一个重要的方法，是在本体聚合，溶液聚合和悬浮聚合等方法的改进上发展起来的。它是早期用于制备高聚物微球的一个重要方法之一，可以合成粒径为10-500nm的微球。乳液聚合是由连续相介质（通常为水）、油溶性单体、乳化剂、水溶性引发剂等组成。但乳液体系需要加入大量的乳化剂来进行稳定。因此，在产物的表面会残留有大量乳化剂分子，影响材料的表面性能，电性能、耐水性等性能。而清除这些乳化剂十分困难，大大增加了生产成本。同时，乳液聚合的转化率很低。

无皂乳液聚合(Soap-free Emulsion Polymerization)是近年来新兴的一种聚合方法，它是在传统乳液聚合的基础上进行改进而得。传统的乳液聚合需要加入大量的乳化剂，吸附在单体液滴和增容胶束的表面，虽然可以使乳液体系稳定但同时也带来了许多问题。特别是乳化剂分子依然会吸附在产物的表面，影响产物的力学性能，光学性能，电性能，表面性能及耐水性等性能。无皂乳液聚合是在乳液聚合的基础之上发展起来的一种新的聚合方法，是指在体系中不加乳化剂或者是只加少量的乳化剂(浓度低于CMC)的一种乳液聚合。无皂乳液聚合的特点：1)所制微球表面比较“洁净”，避免了传统乳液聚合中乳化剂带来的许多弊端，如乳化剂消耗大，不能完全从聚合物中除去从而影响产品的纯度及性能等。2) 可以制备表面带亲水性功能基团的微球，也可以制备核壳型疏水性、亲水性微球；3）所得的乳胶粒子单分散性好，粒径也比传统乳液聚合大，可接近微米级。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种采用无皂乳液聚合法制备微球、场流分离技术进一步筛选分离的纳米颗粒尺度标准物质的制备方法，所制得的微球具有均匀性、球形度好，稳定性高等优点。

本发明是通过如下技术实现的：

一种纳米颗粒尺度标准物质的制备方法，其特征在于采用无皂乳液聚合法制备，其具体包括以下步骤：

步骤一：聚苯乙烯的合成

1）苯乙烯的纯化：将苯乙烯置于分液漏斗中，加入0.5～3倍体积的浓度为5%的氢氧化钠溶液充分振荡洗涤2～4次，保留上层苯乙烯溶液，以除去苯乙烯中的阻聚剂，再用蒸馏水把苯乙烯洗至中性，洗去残留的氢氧化钠，然后将洗后的苯乙烯置于圆底烧瓶中加入氧化钙除去残留的水，将苯乙烯置于干燥的圆底烧瓶中，在氮气的保护下减压蒸馏，收集0.08MPa下的馏分，然后将收集的馏分在氮气的保护下低温保存；

2）合成：在带有机械搅拌的四口圆底烧瓶中加入90～150ml的3～6mmol/L十二烷基硫酸钠水溶液，搅拌10～30min，同时通入氮气除氧，然后将反应装置至于80～90℃水浴锅中，加入3～5ml溶有0.03～0.15g引发剂的上述苯乙烯，反应4～5个小时即可得到淡蓝色的聚苯乙烯颗粒乳液，反应过程中始终保持氮气保护；

3）产物的分离和提纯：在所得的聚苯乙烯颗粒乳液中加入二价或三价阳离子盐类破乳剂进行破乳，使聚苯乙烯颗粒聚集，乳液由原来的蓝色半透明状变成了白色沉淀物悬浮液，将此悬浮液离心分离后弃去上层清液，即可得到聚苯乙烯的纳米颗粒；将所得的产物加入无水乙醇，在超声振荡清洗机上充分振荡使其分散，然后再离心分离，弃去上层清液，如此反复清洗2～4次，将清洗后的产物在60℃烘干12小时即得到白色粉末状的产物；

步骤二：纳米聚苯乙烯单分散微球的筛选和分离