[发明专利]有机硅纳米颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机硅纳米颗粒及其制备方法和应用，该制备方法包括：将有机硅源和非离子表面活性剂溶解于有机溶剂中，而后加入盛有水的容器中，边搅拌边添加，再加入氨水，混合反应；反应结束后，去除氨水和有机溶剂；其中，非离子表面活性剂为泊洛沙姆，有机硅源与非离子表面活性剂的质量比为(2～4)：1；有机溶剂与水互溶。本发明有机硅纳米颗粒的制备方法工艺简单，易于操作，所制得有机硅纳米颗粒的粒径小，且具有超高单分散性。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其是涉及一种有机硅纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

目前制备有机硅纳米材料一般采用水解缩合法，水解缩合法是指烷氧基硅烷经水解、缩合、交联，生成有机硅微小颗粒的方法，其反应式如下式(1)所示：

R_xSi(OR¹)_(4-x)+H₂O→R_xSi(OH)_(4-x)→R_xSiO_(4-x)/2(1)

式中，R为甲基、苯基或取代烷基；R¹为小分子烷基(通常为C₁～C₆的脂肪链或芳香链)。

在用烷氧基硅烷水解缩聚制备有机硅纳米颗粒时，为了获得目标大小的颗粒，通常需要严格控制相应的反应条件，使用较大量的有机溶剂(如乙醇)，且利用现有的水解缩合法制得的有机硅颗粒的粒径一般粒径范围为0.01～100μm，多数在0.5～10μm，使用传统的方法要同时获得较小粒径(＜100nm)以及较好的单分散性(PDI＜0.05)的颗粒非常困难。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种有机硅纳米颗粒及其制备方法和应用，该制备方法可快速、简便地制备出同时具备小粒径和超高单分散性的有机硅颗粒。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种有机硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将有机硅源和非离子表面活性剂溶解于有机溶剂中，而后加入盛有水的容器中，边搅拌边添加，再加入氨水，混合反应；反应结束后，去除氨水和有机溶剂；所述非离子表面活性剂为泊洛沙姆，所述有机硅源与所述非离子表面活性剂的质量比为(2～4)：1；所述有机溶剂与水互溶。

泊洛沙姆为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物，商品名为普兰尼克(Pluronic)。优选地，非离子表面活性剂为Pluronic F-127或Pluronic F-68。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅源包含有机硅源一和有机硅源二，所述有机硅源一不溶于水，所述有机硅源二可溶于水且含有聚乙二醇链和叠氮基团。采用有机硅源中不溶于水的有机硅源一和可溶于水且含有聚乙二醇链和叠氮基团的有机硅源二共水解，其中，不溶于水的有机硅源构成纳米颗粒内核的主要部分；有机硅源二中含有聚乙二醇链，所制得有机硅纳米颗粒表面可被电中性聚乙二醇链覆盖，有助于提高最终所得的有机硅纳米颗粒表面的亲水性；而有机硅源二中含有叠氮基团，使得最终合成的有机硅纳米颗粒具有可用于点击反应的功能性，其中的叠氮基团可通过与含炔基的化合物通过点击反应进行进一步修饰，进而所形成的有机硅纳米颗粒可用于制备化学传感器，用于修饰含炔基的小分子探针。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅源一为不溶于水且含烷氧基的有机硅源。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅源二包括可溶于水且同时含有聚乙二醇链和叠氮基团的有机硅源，和/或，可溶于水且分别含聚乙二醇链和叠氮基团的有机硅源的组合。

根据本发明的一些实施例，所述有机硅源一为丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述有机硅源二为叠氮聚乙二醇硅烷。