[发明专利]一种表面功能化的微米级多孔顺磁性球形树脂颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体材料技术领域，具体涉及一种不同表面功能化的微米级多孔顺磁性球形树脂颗粒的制备方法。

背景技术

磁性材料，特别是磁性纳米材料，因其较高的比表面积和顺磁特性使其出在快速、简便的进行分离富集物质时展现出巨大优势。但纳米材料在使用时也具有明显的不足和缺陷，包括制备方法不够简便、稳定，颗粒易团聚，溶液中的残留易堵塞过滤装置等问题。而微米级的功能化的树脂多孔颗粒具有高强度、高比表面、耐酸碱等优良特性，在医药、生物和化学化工等领域被广泛用做分离、分析和富集材料。但相对磁性材料，单纯的树脂颗粒无法依靠磁场进行快速的分离和转移。制备具有顺磁特性的微米级功能化的多孔树脂颗粒的材料则能有效的结合前述两种材料的优势，使其在分离富集及其与自动化仪器结合时带来更大的优势。

发明内容

本发明提供了一种具有顺磁性能的聚合物微球的制备方法；所述方法包括如下步骤：

(1)通过硝化试剂对聚合物微球表面进行硝化处理；

(2)将步骤(1)得到的微球与亚铁盐或亚铁盐与其他金属的盐的组合、和碱进行反应；

优选的，所述的聚合物微球为乙烯基单体聚合得到，可以为一种乙烯基单体的均聚物，也可以两种以上的乙烯基单体的共聚物；所述的乙烯基单体优选自：苯乙烯、马来酸酐、丙烯酸酯、乙烯基酯、及其衍生物，更优选自：苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯中的一种或多种；

在本发明的一个优选实施例中，所述的乙烯基单体为苯乙烯，所述的聚合物微球为苯乙烯的均聚物；

上述步骤(1)中所用的聚合物微球可采用现有技术中公开的方法制备得到，也可以采用商购；

优选的，所述的聚合物微球为多孔交联的；优选的，聚合物微球的交联度为40-80％；更优选为60-80％；

优选的，所述的聚合物微球为球形；

优选的，所述的微球的粒径为100-400目，更优选为200-400目；

优选的，所述的微球的比表面积100-600m²/g，更优选为300-500m²/g；

优选的，所述的微球的孔径为3-50nm，更优选为3-10nm；

优选的，所述的硝化试剂优选自：浓硝酸(65-70wt％)、浓硝酸(65-70wt％)-浓硫酸(>98wt％)的混合液、浓硝酸(65-70wt％)-冰醋酸的混合液；

优选的，所述的浓硝酸-浓硫酸的混合液为浓硝酸与浓硫酸以体积比1:1的混合液；

优选的，所述的浓硝酸-冰醋酸的混合液为浓硝酸与冰醋酸以体积比1:1的混合液；

优选的，所述的亚铁盐为氯化亚铁或硫酸亚铁，如四水合氯化亚铁或七水合硫酸亚铁；

优选的，所述的其他金属为镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)。

在本发明的一个实施例中，步骤(2)中将步骤(1)得到的微球与亚铁盐、碱反应，形成磁性粒子Fe₃O₄；

优选的，所述的碱为氨水；在本发明一个优选实施例中，所述氨水为饱和氨水；

优选的，所述的聚合物微球与硝化试剂的质量体积比为0.5-10g/ml；更优选为1-5g/ml；

优选的，所述的硝化时间为1-24h，更优选为1-10h；

优选的，所述的硝化温度为室温；

优选的，步骤(2)中，步骤(1)得到的微球与亚铁盐的质量比例为1:0.6-5；更优选为1:0.8-1.5；

优选的，步骤(2)中，步骤(1)得到的微球与碱的质量体积比为0.1-10g/ml，更优选为0.1-1.0g/ml；

优选的，步骤(2)的反应温度50-70℃，反应时间2-3小时。

在本发明的一个实施例中，所述的步骤(1)包括：室温下，将聚合物微球悬浮于溶剂中，使用硝化试剂对其表面进行硝化处理，使其表面含有硝基官能团，处理后的颗粒洗涤，干燥。

优选的，所述的悬浮用溶剂为二氯甲烷或四氢呋喃；

优选的，所述的洗涤试剂为蒸馏水和/或甲醇。

在本发明的一个优选实施例中，所述的步骤(2)包括：将步骤(1)得到的硝化颗粒悬浮于溶剂中，氮气保护下，加入饱和氨水和水溶性亚铁盐，升温进行氧化还原反应，反应后的颗粒洗涤，浮选，干燥。

优选的，所述的悬浮用溶剂为蒸馏水；

优选的，所述的洗涤试剂为蒸馏水和/或甲醇。