[发明专利]一种超声场制备核壳结构的粒子及中空粒子的方法

说明书

本发明涉及一种核壳结构的粒子及中空粒子的制备方法，用超声法引发合成了SiO₂@PNIPAm及SiO₂@PNIPAm/PNVP两种不同核壳结构的粒子，并用HF刻蚀得到具有PNIPAm及PNIPAm/PNVP壳层结构的中空粒子。本发明通过改变超声间歇式的通气方式来调控表面聚合进程方法，制备温敏中空粒子的方法具有壳层结构可调控、大规模制备及步骤简单的显著特点，且通过第二单体的加入还能显著调节中空温敏粒子的LCST，使其接近于人体温度，在微纳米颗粒自组装、载药控释体系及响应性Pickering乳液具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于超声合成领域，涉及一种超声场制备核壳结构的粒子及中空粒子的制备方法，尤其涉及SiO₂@PNIPAm核壳结构的粒子和SiO₂@PNIPAm/NVP核壳结构的粒子以及相应的中空粒子的制备方法。

背景技术

超声场在化学反应体系中，起到最主要作用就是声空化效应，即空化气泡核形成、生长、震荡及崩溃的一系列过程。气泡崩溃的瞬间则能在短时间内产生局部的高温高压(温度约为5000K,压力约为1000bar，传热速率1010Ks^-1)。在此过程中，强的剪切作用伴随局部的高温高压热和微射流作用，可以产生自由基引发聚合。

PNIPAm是一种具有温度响应性的水溶性聚合物，其温敏特性主要是体现在低温时，酰胺键与水分子间形成的稳定的氢键结构，PNIPAm链呈无规线团(coil)状即分子链以舒展的方式与水互溶呈亲水状态；在温度超过其最低临界溶解温度(LCST)，氢键被破坏，分子链的构象塌缩的成小球状(globule)，因而聚合物体相表现为高温下水溶性降低，呈相对疏水的状态。以该类聚合物制备有机无机杂化敏感性颗粒，则可以通过外界温度的变化调控PNIPAm链段在颗粒表面构象进而调节温敏颗粒表面的润湿性的差异。且可通过化学法去除无机核的方法，制备出中空的敏感性粒子。目前此类颗粒的可控制备方法，主要以表面接枝法为主，虽然该方法的可控程度较高，但是相对多的合成步骤及低产率仍限制了其应用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种超声场制备核壳结构的粒子及中空粒子的方法，以超声法合成了以交联的聚异丙基丙烯酰胺PNIPAm(及其与N－乙烯基吡咯烷酮(NVP)的共聚物)为壳层的中空粒子方法，提出了通过改变超声间歇式的通气方式来调控表面聚合进程方法，制备温敏中空粒子的方法具有壳层结构可调控、大规模制备及步骤简单的显著特点，且通过第二单体的加入还能显著调节中空温敏粒子的LCST，使其接近于人体温度，在微纳米颗粒自组装、载药控释体系及响应性Pickering乳液具有重要的工程应用价值。

技术方案

一种SiO₂@PNIPAm核壳结构的粒子的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将表面硅羟基含量为14％的SiO₂分散在乙醇中，将重结晶单体异丙基丙烯酰胺NIPAm与交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺BIS的溶解在水中，将上述SiO₂乙醇分散液和单体水溶液混合制备成反应液，所述SiO₂和PNIPAm单体用量比例为：1:0.67、1:1、1:2或1:3；所述交联剂用量为5％、10％或15％；

步骤2：采用频率为20kHz超声变幅杆插入反应液中，超声功率为750W、在25℃下，采用超声10min，然后间歇5min同时通N₂气的循环模式，累计超声辐照2.5h。得到SiO₂@PNIPAm核壳结构的粒子。

一种SiO₂@PNIPAm/NVP核壳结构的粒子的制备方法，其特征在于步骤如下：